Скорость химической реакции равна изменению количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства

    Дисциплина: Химия и физика
    Тип работы: Курсовая
    Тема: Скорость химической реакции равна изменению количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства

    Московский Авиационный Институт
    Кафедра физической химии
    КУРСОВАЯ РАБОТА
    на тему: Химическая кинетика
    Выполнила: студентка группы 11-102
    Мединцева Е. Ф.
    Преподаватель: Романенков А. А.
    Москва, 2007
    Содержание:
    1. Введение………………………………………………………………………...3
    2. Скорость протекания химической реакции…………………………………..4
    3. Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов………………...6
    4. Порядок химической реакции…………………………………………………7
    5. Молекулярность химической реакции………………………………………12
    6. Методы определения порядка реакции……………………………………...13
    7. Влияние температуры на скорость реакции……………………………..….16
    8. Энергия активации……………………………………………………………19
    9. Химическое равновесие………………………………………………………22
    10. Заключение…………………………………………………………………...25
    11. Список литературы………………………………………………………......27
    Введение
    Данная курсовая работа посвящена одному из разделов общей химии, называемому химической кинетикой или кинетикой химических реакций. Изучает данный раздел механизмы протекания
    химических реакций, порядок химической реакции, а также закономерности протекания химических реакций во времени.
    Начнем со скорости протекания химической реакции. Скорость химической реакции определяется как
    изменение молярной концентрации одного из реагирующих веществ за единицу времени. Скорость химической реакции - величина всегда положительная, поэтому если она определяется по
    исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то полученное значение домножается на -1.
    Например, для реакции
    скорость можно выразить так:
    В 1865 году Н.Н. Бекетовым и в 1867 году К.М. Гульдбергом и П. Вааге был сформулирован закон действующих масс, согласно которому
    скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна концентрациям реагентов, возведенным в некоторые степени. Кроме концентрации на скорость химической реакции
    оказывают влияние следующие факторы: природа реагирующих веществ, наличие катализатора, температура и площадь поверхности реагирующих веществ.
    Скорость протекания химической реакции
    Химическая термодинамика позволяет предсказать принципиальную возможность или невозможность самопроизвольного течения химических реакций, а также рассчитать равновесные концентрации
    реагирующих веществ. Однако, знание рассмотренных закономерностей еще не достаточно, чтобы предсказать реальную возможность химической реакции, определить скорость реакции и ее
    механизм, а также управлять процессом.
    Скорость химической реакции равна изменению количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства. В зависимости от типа химической реакции (гомогенной или
    гетерогенной) меняется характер реакционного пространства.
    Гомогенная реакция - реакция в одной фазе состояния вещества.
    Гетерогенная реакция протекает на границе раздела фаз.
    Отношение количества вещества к объёму называется
    концентрацией
    (С).
    Скорость гомогенной реакции равна изменению концентрации любого из исходных веществ или продуктов реакции во времени. Различают среднюю и мгновенную скорости реакций. (Скорость
    реакции всегда положительна).
    Средняя скорость реакции:
    (7.1)
    Мгновенная скорость реакции:
    (7.2)
    В ходе реакции изменяются концентрации всех исходных веществ и продуктов реакции. Если у всех реагентов одинаковые стехиометрические коэффициенты, то изменения их концентраций (по
    модулю) во времени также одинаковы. Например, для реакции:
    Для реакций с различными стехиометрическими коэффициентами скорости изменения концентрации реагентов будут различными. Для реакции:
    Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ. Некоторые реакции, например взрывы, протекают мгновенно, другие идут годами. На скорость реакции влияют многие факторы:
    концентрация, температура, катализаторы, внешние воздействия.
    Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов
    Чтобы произошла реакция, необходимо столкновение молекул. При одной температуре число столкновений растёт с увеличением числа реагирующих частиц в единице объёма, т.е. с возрастанием
    концентрации реагентов.
    Скорость необратимой реакции:
    (7.3)
    k - константа скорости реакции;
    - коэффициенты, называемые порядками реакции по веществам B и D.
    Уравнение (7.3) называется
    кинетическим уравнением химической реакции.
    Константа скорости не зависит от концентрации реагентов, но зависит от их природы и температуры. Из уравнения (7.3) следует, что при
    Например, для реакции диссоциации молекулы
    для которой
    единица измерения константы скорости реакции, исходя из анализа размерностей, будет равна:
    Итак, скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов в степенях, называемых порядками реакции по реагентам.
    Порядок химической реакции
    Сумма порядков реакции по реагентам называется порядком реакции n:
    (7.4)
    где
    порядок реакции по i реагенту.
    Если реакция простая, т.е. протекает в одну стадию, то порядок реакции равен сумме стехиометрических коэффициентов:
    где
    i – вещества в уравнении реакции (стехиометрический коэффициент).
    Если
    mM протекает в одну стадию, то
    в этом случае кинетическое уравнение для указанной реакции примет вид:
    (7.5)
    и называется
    законом действующих масс для химической кинетики.
    Для реакции образования иодида водорода:
    , т.е. n=1+1=2.
    Для многостадийных реакций порядки реакции по реагентам, как правило, не совпадают со стехиометрическими коэффициентами, а общий порядок реакции не равен сумме стехиометрических
    коэффициентов. В этом случае для расчёта скорости реакции используют кинетическое уравнение (7.3), а не его частный случай- закон действующих масс для кинетики (7.5).
    Наиболее часто встречаются реакции первого, второго и иногда третьего порядка. Некоторые реакции имеют дробный порядок (0.5, 1.5). Реакции более высокого порядка чем третий не
    известны.
    Итак, порядок простой (одностадийной) реакции равен сумме стехиометрических коэффициентов, а сложной (многостадийной) реакции ниже этой суммы.
    Скорость реакции первого порядка характеризуется кинетическим уравнением
    (7.6)
    Первый порядок, например, имеют реакции диссоциации или разложения молекул:
    По уравнению (7.2)
    Приравнивая уравнения (7.2) и (7.6) и разделяя переменные, получаем:
    Решение данного уравнения для начального условия
    приводит к выражению:
    (7.7)
    Подставляя уравнение (7.7) в (7.6), найдём
    (7.8)
    Как видно, концентрация реагентов и скорость реакции первого порядка уменьшается во времени по экспоненциальному закону.
    Уравнение (7.7) можно записать в виде
    (7.9а)
    (7.9б)
    Преобразуя уравнение (7.9а), найдём выражение для константы скорости реакции
    (7.10)
    Так как
    безразмерен, то константа скорости реакции первого порядка имеет единицу измерения обратного времени
    Из графика изменения концентрации реагента во времени (рис 7.1а) легко определяется константа скорости реакции:
    (рис 7.1) изменение концентрации исходных веществ во времени для реакций первого (а) и второго (б) порядков.
    В качестве критерия скорости реакции нередко используется период полураспада
    в (7.10), и преобразуя получаем
    (7.11)
    Пе...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


    Добавить комментарий
    Старайтесь излагать свои мысли грамотно и лаконично

    Введите код:
    Включите эту картинку для отображения кода безопасности
    обновить, если не виден код



ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены