БИЛЕТ 27 Вопрос 1При фиксированной температуре реакция возможна, если взаимодействующие молекулы обладают определнным запасом энергии. Аррениус эту избыточную энергию назвал энергией активации, а сами молекулы активированными. По Аррениусу константа скорости k и энергия активации Ea связаны соотношением, получившим название уравнения Аррениуса: Здесь A – предэкспоненциальный множитель, R – универсальная газовая постоянная, T – абсолютная температура. Таким образом, при постоянной температуре скорость реакции определяет Ea. Чем больше Ea, тем меньше число активных молекул и тем медленнее протекает реакция. При уменьшении Ea скорость возрастает, а при Ea = 0 реакция протекает мгновенно. Величина Ea характеризует природу реагирующих веществ и определяется экспериментально из зависимости k = f(T). Записав уравнение (5.3) в логарифмическом виде и решая его для констант при двух температурах, находим Ea: Если Ea = 50–100 кДж•моль–1, то из уравнения Аррениуса следует, что при изменении температуры реакции на 10 градусов ее скорость изменится в 2–4 раза. Это правило было эмпирически установленно Вант-Гоффом: ? – температурный коэффициент скорости химической реакции. Правило Вант-Гоффа имеет ограниченное применение, поскольку величина? зависит от температуры, а вне области Ea = 50–100 кДж • моль–1 это правило вообще не выполняется. На рис. 5.4 видно, что затрачиваемая на перевод начальных продуктов в активное состояние (А* – активированный комплекс) энергия затем полностью или частично вновь выделяется при переходе к конечным продуктам. Разность энергий начальных и конечных продуктов определяет?H реакции, которая от энергии активации не зависит. Таким образом, по пути из исходного состояния в конечное система должна преодолеть энергетический барьер. Только активные молекулы, обладающие в момент столкновения необходимым избытком энергии, равным Ea, могут преодолеть этот барьер и вступить в химическое взаимодействие. С ростом температуры увеличивается доля активных молекул в реакционнной среде. Предэкспоненциальный множитель A характеризует общее число соударений. Для реакций с простыми молекулами A близок к теоретической величине столкновений Z, т. е. A = Z, рассчитываемой из кинетической теории газов. Для сложных молекул A? Z, поэтому необходимо вводить стерический фактор P: Стерический фактор учитывает то обстоятельство, что для взаимодействия сложных активных молекул необходима определенная взаимная ориентация: течению процессов способствует столкновение молекул в положениях, когда в соприкосновение приходят их реакционноспособные связи или неподеленные пары электронов. Таким образом, уравнение Аррениуса имеет вид Здесь Z – число всех соударений, P – доля соударений, благоприятных в пространственном отношении (принимает значения от 0 до), – доля активных, т. е. благоприятных в энергетическом отношении соударений. Размерность константы скорости получается из соотношения и, как видно из уравнения Аррениуса, размерность предэкспоненты та же. Для T = 300 K и концентраций, выраженных в моль•л–1, Z имеет следующие приблизительные значения в реакциях различной молекулярности: Анализируя выражение (5.3), приходим к выводу, что существуют две принципиальные возможности ускорения реакции: а) увеличение температуры, б) снижение энергии активации. Вопр 2 ЭЛЕКТРОХИМИЯ, раздел физической химии, в котором изучаются свойства систем, содержащих подвижные ионы (растворов, расплавов или твердых электролитов), а также явления, возникающие на границе двух фаз (напр., металла и раствора электролита) вследствие переноса заряженных частиц (электронов и ионов). Электрохимия разрабатывает научные основы электролиза, электросинтеза, гальванотехники, защиты металлов от коррозии, создания химических источников тока и др. Электрохимические процессы играют важную роль в жизнедеятельности организмов, напр., в передаче нервных импульсов. =============================================
|
