Основные теории химии Скорость химической реакции

При гетерогенном катализе скорость химической реакции ускоряется кристаллическим веществом — катализатором, на поверхности которого происходит промежуточное химическое взаимодействие его с реагирующими веществами. Гетерогенный катализ — яркий пример объекта системного научного исследования, объединяющего основные учения химии — термодинамики, кинетики, теории строения вещества и периодичности свойств элементов. [c.235]

Даже из краткого курса химии видно, что и в настоящее время химия находится в непрерывном развитии. К особенностям современной химии можно отнести более глубокое раскрытие основных законов и развитие теоретических ее основ (законов поведения электронов в атомах и молекулах, теории химической связи, разработка методов расчета структур молекул и твердых тел, теории скоростей химических реакций, растворов и электрохимических процессов и др.). [c.431]

В целом во второй половине XIX - начале XX века были заложены основы кинетики как раздела химии, изучающего скорости химических реакций в зависимости от условий и природы реагентов. В этот период были сформулированы два основных закона химической кинетики, получены формулы, описывающие кинетику простых реакций, обнаружены сложные реакции, введены такие важные в кинетике понятия, как константа скорости реакции, энергия активации, промежуточный продукт, сопряженные реакции. В первой половине XX века кинетика развивалась по нескольким направлениям. Во-первых, изучали простые газофазные реакции, разрабатывали их теорию (теория соударений, теория абсолютных скоростей реакций). Во-вторых, были открыты и изучены разнообразные цепные реакции, сначала в газовой фазе, затем в растворах. В-третьих, интенсивно исследовали разнообразные органические реакции в растворах. В-четвертых, широкое распространение получили корреляционные соотношения в кинетике. [c.20]

Органическую химию читал Н. А. Меншуткин, который уже в этот период при изложении курса строго и неуклонно проводил идеи и основные положения теории химического строения. Характерной особенностью исследований Н. А. Меншуткина являлось привлечение к разработке вопросов, относящихся к органической химии, методов физической химии, в частности методов изучения скорости химических реакций, которые он предпринял задолго до классических работ Вант-Гаффа и Аррениуса в этой области. [c.537]

Разработка количественной теории химической реакционной способности, охватывающей одновременно как влияние строения реагирующих молекул, так и влияние реакционной среды на направление и скорости химических реакций, является основной проблемой органической химии. Эта проблема тесно связана с проблемой, механизмов реакций действительно, для одной и той же общей реакции может существовать несколько сильно различающихся механизмов. Преимущественное протекание реакции по тому или иному механизму и в соответствии с этим ее скорость определяются, с одной стороны, строением соединений, участвующих в реакции, с другой — средой и условиями реакции. Иначе говоря, скорость превращения вещества в тот или иной продукт под действием определенных факторов варьирует в соответствии с механизмом этого превращения. Отсюда следует, что изучение редакционной способности неотделимо от изучения механизмов реакции. Только углубленное знание механизмов реакций позволит выявить законы, определяющие связь между строением веществ и их способностью превращаться по тому или иному пути. [c.55]

Почти через двадцать лет, оценивая значение этой книги для развития теории цепных реакций, Семенов писал Она была хотя и существенным, но все же лишь первым этапом в создании цепной теории. Прежде всего вопросы химического механизма представлены в книге лишь в зачаточном состоянии, нет в ней попыток связать кинетику цепных реакций различных индивидуальных веществ со строением реагирующих молекул. Между тем эти вопросы представляют собой основной интерес для химии и химической промышленности. В дальнейшем углубление теории (1936—1952 гг.) шло в основном именно по линии... углубления (ее. — В. К.) химических основ. Подробно изучаются различные виды цепных реакций, с точки зрения химического механизма, с точки зрения природы свободных радикалов, ведущих цепь, химической природы разветвления и химизма реакций этих радикалов с примесями и со стенкой и т. д. (подчеркнуто мной — В. К.) [327, стр. 527—528]. Действительно, лишь во второй половине 30-х годов XX в. основной задачей изучения радикальных реакций (так же как раньше в остальных видах органических превращений) стало определение характера связи между строением органических молекул и скоростями их реакций. [c.99]

В химии и химической технологии важнейшими характеристиками реакции являются выход целевого продукта и скорость протекания реакции. При реализации технологического процесса одна из основных задач состоит в выборе оптимальной конструкции химического реактора и оптимального технологического режима процесса. Критериями оптимальности служат прежде всего выход продукта и производительность реактора. Другие факторы, например капиталовложения, эксплуатационные расходы, энергетические затраты, техника безопасности пт. д., могут иметь не менее важное значение при проектировании конкретного производства, однако обычно они не рассматриваются в теории химического реактора. [c.329]

Развитие химической кинетики уже давно привело к тому, что кинетические исследования стали одним из необходимых этапов изучения различных физико-химических процессов. Химическая кинетика, являясь составной частью физической химии, фактически сформировалась в отдельную науку. Успехи кинетики гомогенных химических реакций выразились, в частности, в создании и всесторонней разработке представлений о цепных процессах, в обосновании основных кинетических закономерностей теорией абсолютных скоростей реакций, в появлении теории сложных реакций. [c.5]

Влияние радиации на ароматические соединения в разбавленных водных растворах изучается более 30 лет [22]. Разбавленный раствор бензола в воде предлагался для применения в дозиметре [211,212], а изучение действия излучения на разбавленные водные растворы замещенных ароматических веществ было начато после второй мировой войны Вайсом и его школой [22,213]. Однако ранние работы в этой области наталкивались на трудности, связанные с отсутствием достаточно чувствительных аналитических методов, позволяющих проводить реакции при оптимальных степенях радиолитического превращения, а также с отсутствием сведений об основных радиационно-химических процессах в воде. Факторами, которые в значительной мере стимулировали эти исследования и повысили надежность количественных работ по механизму радиационно-химических реакций, были следующие развитие теории радиационной химии воды, принятие концепции гидратированного электрона, установление радиационных выходов первичных продуктов радиолиза воды и применение импульсного радиолиза для определения абсолютных констант скорости реакций. [c.167]

В области газовой радикальной химии метод ЭПР не дал еще возможности исследования многоатомных радикалов и поэтому не может пока конкурировать со спектрометрией и масс-спектрометрией. Он оказался, однако, исключительно эффективным при прямом измерении концентраций атомов И, О и радикалов ОН в зоне разреженного пламени водорода и окиси углерода. Эти измерения позволили совершенно однозначно подтвердить основные результаты, полученные на основании кинетических и спектроскопических исследований в 40-х и 50-х годах, и благодаря им можно считать, что протекание этих сложных процессов находится в полном соответствии с общими принципами цепной теории и что химическая специфика носителей цепей, константы скорости реакции атомов Н, О и радикалов ОН, влияние примесей различного строения могут быть надежно охарактеризованы количественно. Более того, применение метода ЭПР позволило расширить использование этих процессов для изучения элементарных реакций и дало возможность установить с гораздо большей степенью точности, чем раньше, константы скоростей реакции атомов Н с углеводородами различного строения. Следует отметить, что эти результаты полностью подтвердили сформулированные ранее представления о связи реакционной способности углеводородных радикалов с их строением. [c.20]

Новый этап в развитии физической химии, охватывающий четыре последних десятилетия, характеризуется установлением связи между макроскопическими характеристиками процесса и их микроскопической основой. Конкретным результатом этой связи является создание более совершенных методов исследования — статистических и квантово-механических. Применение этих методов привело не только к дальнейшему расширению и углублению основных положений физической химии, но и к созданию ряда новых ее разделов, важнейшими из которых являются статистическая термодинамика, теория атомной и молекулярной спектроскопии, теория химической связи, теория цепных реакций, теория гетерогенного катализа и др. На основе законов современной физической химии можно предвидеть не только конечный результат физико-химического процесса, но и скорость, с которой может быть достигнут этот результат. В этом состоит огромное практическое значение физической химии. [c.7]

Развитие теории разветвленных цепных реакций в химии, от момента ее создания и до настоящего времени, характеризуется стремлением расширить число химических систем, к которым она применима, установить принципиальные закономерности протекания этих реакций и выяснить детали их химического механизма — идентифицировать носителей цепи в различных системах и выявить химизм элементарных стадий зарождения, продолжения, разветвления и обрыва цепей. Основная цель этих многочисленных исследований — глубокое проникновение в механизм процесса, знание которого помогает не только объяснить протекание самых различных процессов, но и находить рациональные пути управления ими, т. е. решать такие проблемы, как изменение скорости горения в двигателях, изменение направления процесса окисления углеводорода, повышения выхода нужного кислородсодержащего продукта (альдегида, перекиси) и т. п. [c.215]

Книга является итогом многолетней работы лекционного кабинета кафедры неорганической химии химического факультета МГУ. В ней подробно описываются демонстрационные опыты, их подготовка и выполнение на. лекциях (свыше 350 экспериментов), Соде )-жание опытов охватывает основные теоретические н практические вопросы курса химические свойства свободных элементов н их сор днненин, скорость химических реакций, теория электролитической лиссоциации. химическое равиовесие, теория комплексообразования. [c.2]

В табл 61 прежде всего обращает на себя внимание близкое совпадение вычиспепных и измеренных значений скорости детонации для всех случаев, кроме последних трех, расхождение вычисленного и измеренного значения О не превышает 2%, в среднем составляя величину, меньшую 1%. Это совпадение можно рассматривать как доказательство правильности основной предпосылки гидродинамической теории детонации, согласно которой скорость химической реакции достаточно ве.-шка, чтобы обеспечить установление термодинамического равновесия во фронте детонационной волны. В последних трех случаях, для которых характерна особенно большая скорость детонации, расхождение между вычисленными и измеренными значениями скорости детонации выражается числами 2,5 2,8 и 6,1%. В качестве одной из вероятных причин этого расхождения Иост ([97, стр. 200]) указывает недостаточно большую скорость хими- [c.640]

Учебник написан коллективом авторов кафедры общей химии химического факультета МГУ в соответствии с действующими программами по общей химии для нехимических специальностей университетов (биологов, геологов, географов и почвоведов). В нем рассмотрены основные онцепции и законы, определяющие химическую форму движения материи, которые и составляют предмет химической науки и учебного предмета общая химия теория строения вещества, направления и скорости химических процессов-реакций, а также периодический закон, на основе которого изложены основы неорганической химии. В отличие от других книг того же названня, предназначенных для инженерных специальностей вузов, в данном учебнике сделан упор на фундаментальные проблемы современной химии в соответствии с задачами университетского образования. По сравнению с предыдущими изданиями введены главы, посвященные химической эволюции материи, вопросам бионеорганической химии, химической экологии, физико-химическому анализу. [c.2]

В современных исследовательских химических лабораториях, особенно в промышленных, немалую долю времени тратят на подбор активных и селективных гетерогенных катализаторов для новых химических реакций или уже существуюш их, но недостаточно эффективных промышленных процессов. Это связано, с одной стороны, с тем, что около 90% крупнотоннажных химических и нефтехимических производств базируются на применении катализаторов", в основном гетерогенных, а с другой стороны — с тем, что подбор катализаторов ведется большей частью чисто эмпирическими методами. Последнее обятоятельство и вызывает наибольшие нарекания в отношении теории катализа, которую обвиняют в крайней отсталости, эмпиризме и прочих грехах. Между тем, если объективно разобраться, состояние теории катализа, в том числе и гетерогенного, в настояш ее время соответствует обш ему состоянию теории химической реакционной способности, поскольку и последняя Не дает сегодня ВОЗМОЖНОСТИ определять скорости реакций чисто расчетным путем. Количественная теория химических реакций пока находится В начале своего пути. Она в значительной степени базируется на полуэмпирических закономерностях, аналогиях, качественных правилах и чисто экспериментальном материале. Химия гетерогенного катализа отличается от других разделов химии тем, что, во-первых, здесь всегда участвует в реакции на один компонент больше и моно-молекулярные реакции теоретически невозможны, а во-вторых, тем, что в ходе реализации реакций на них всегда накладываются физические явления. Физическая сторона явлений гетерогенного катализа теперь, однако, в значительной степени прояснена и поддается во многих случаях прямому расчету, а химическая, как указывалось, решается так же, как и в других разделах химии. [c.4]

Основные научные работы посвящены химической кинетнке и изучению кристаллической структуры. Еще в 1914 заинтересовался вопросами применения законов термодинамики к биологическ( м системам. После 1918 занялся интерпретацией рентгенограмм, которые получались при облучении целлюлозных волокон, и установил, что пятна на рентгенограммах возникают от кристаллов, ориентированных вдоль осп волокна. С помощью рентгеновского анализа установил (1921) размеры элементарной ячейки целлюлозы. Один из создателей (1935, вместе с Г. Эйрингом и анг ишским физикохимиком М. Г. Эвансом) теории абсолютных скоростей реакций, включающей метод переходного состояния. Начиная с 1950-х практически оставил научную деятельность в области химии и занялся философией и теологией. [349] [c.401]

При образовании связи химическим частицам нужно преодолеть барьер, связанный со спиновым отталкиваиием электронов. Барьер иреодолевается за счет энергии соударения, соответственно, основной движущей силой химической реакции является кинетическая энергия реагирующих частиц. Основньш доказательством правильности исходных посылок теории являются прибли женные квантово-химические расчеты. Влияние растворителя, катализатора, химических свойств веществ на скорость и состав иродуктов реакции объясняется изменением переходного состояния (изменение высоты активационного барьера — необходимого для достижения конфигурации активированного комплекса). Переходное состояние не анализируется на качественном уровне, не может быть исследовано экспериментально, активированный комплекс может быть рассчитан лишь теоретически, приближенными методами квантовой химии, которые, как уже указывалось, сно-соб ны подтвердить любое, самое неправдоподобное предположение о механизме химической реакции. [c.138]

Несколько позднее Нернст объяснил этот процесс с помощью атомного цепного механизма [179]. Для объяснения отдельных проблем мономолекулярных реакций и отрицательного катализа цепных реакций Кристиансон и Крамере [180] исходили из того, что необходимые для сохранения скорости реакции активные молекулы производит, собственно говоря, сама реакция. Согласно этой теории, богатые энергией продукты реакции при столкновении, в сущности, в единственном акте отдают свой избыток энергии исходным молекулам. Такое представление получило быстрое распространение, и в начале тридцатых годов энергетические цепи рассматривались как типичные представители цепных реакций [181, 182]. Согласно теории цепных реакций Н. Н. Семенова [118], основное различие между простыми и цепными реакциями заключается в том, что в цепных реакциях именно тепловой эффект, т. е. освобождающиеся в отдельных химических актах порции энергии, определяет развитие цепей и, таким образом, оказывает влияние на скорость реакции . Поэтому Н. Н. Семенов считал, что основной линией теоретической химии в будущем должна быть разработка статистики стационарных процессов и основательное изучение закономерностей процессов передачи энергии. [c.135]

Проникнуть в существо этого вопроса с помощью представлений, созданных к лассической физикой, невозможно. Для этого необходимы знания, добытые [ювой квантовой теорией. Можно, вероятно, предполагать, что закч)ны квантовой теории будут достаточны для описания химических процессов, но пока на этом пути достигнуты малые успехи. Вследствие методических трудностей, встречающихся на иути квантово-теоретического рас-смотре[П1Я течения химических реакций, пока разъяснены только некоторые основные вопросы. Поэтому нам кажется нецелесообразным исходить здесь из этих немногих основных вопросов, которые выяснены. В особенности же мы еще далеки от того, чтобы иметь возможность при помощи добытых квантово-теоретическим путем представлений о взаимодействии молекул ири сближении обсуждать проблемы скоростей реакций в органической химии, в частности связь между строением п реакционной способностью. Огромный опытный материал, собранный в органической химии но вопросу [c.457]

Кинетические измерения часто указывают на то, что реакции окисления, в присутствии энзимов, являются цепными процессами . Так, при малых концентрациях реакция обычно псевдомо-номолекулярна и идет со скоростью, пропорциональной концентрации окисляющегося метаболита. Но при высоких концентрациях достигается максимальная скорость, не зависящая от концентрации метаболита и постепенно падающая со временем но мере того, как коэнзим подвергается необратимому разрушению. Поскольку цепные реакции принадлежат в основном к гемолитическому типу (стр. 23), имеет смысл рассмотреть вопрос о возможности реакций со свободными радикалами в энзиматических системах. Свыше тридцати лет назад Дэкин указал, что перекись водорода является единственным из всех химических окислителей, который вызывает в жирах, углеводах и аминокислотах такие же процессы окислительного распада, как и энзимы. Поэтому он считал что перекисная теория окисления, выдвинутая Бахом и Энглером, применима к живым клеткам так же, как и к другим областям химии. [c.291]

Наше понимание химических явлений сильно облегчают стерео-химические теории, созданные замечательными химиками XIX столетия. Стереохимия — это область химии, изучаюш.ая пространственное строение молекул и влияние этого строения на физические свойства, направление и скорость реакций. Поскольку расположение атомов в пространстве сильно влияет на физические свойства молекулы, для того чтобы понять поведение молекулы, нужно знать и понимать ее стереохимию. Основные достижения в этой области связаны с именами четырех ученых Луи Пастера во Франции, Фридриха Августа Кекуле в Пруссии, Якоба Вант-Гоффа в Голландии и Жозефа Ле Беля во Франции. [c.291]

В той же речи Коулсон говорит, что скорость реакции сейчас мы не. можем вычислить аЬ initio и что, поскольку реакции представляют собой разрыв и реорганизацию связей, прежде чем изучать реагирующие л.юлекулы, следовало бы, насколько это возможно, пополнить сведения о нереагирующих молекулах [там же, стр. 177]. Следовательно, и с этой точки зрения изучение электронного строения молекул становится основной целью молекулярноорбитальной теории в органической химии. В настоящее время эта теория, несмотря на свои большие успехи в применении к сопряженным система , еще далека от выполнения перечисленных задач. Поэтому между нею и химической теорией электронных смещений еще нет должного контакта. [c.413]

Развитие каталитических методов в органической химии и применение их в промышленности органических соединений расширились за минувшее время и движутся у нас в Союзе вперед с каждым годом. Это вполне понятно, если принять во внимание ряд особенностей контактных реак- ций, делающих их очень ценными их способность протекать при сравнительно низких температурах, их повышенную скорость, возможность не- ирерывно проводить превращение больших количеств вещества в присутствии малых количеств контактных тел. Основным затруднением на лути еще более широкого использования каталитических процессов является отсутствие законченной теории катализа, которая позволяла бы с полной уверенностью заранее предвидеть, какие именно катализаторы с наибольшим успехом могут быть применены в каждом отдельном случае, и, таким образом, избавляла бы исследователей от необходимости. длительных и кропотливых эмпирических поисков нужных катализаторов. Создание такой теории возможно на основе детального и тщательного изучения механизма контактных реакций, и это продолжает оставаться основной, пока еще неразрешенной задачей. Существует целый ряд теоретических построений в области катализа, которые не способны полностью решить основной задачи выбора катализаторов для отдельных процессов и не дают законченного механизма его, поясняющего, какие лвления химизма имели место в промежуток времени между началом и концом химического действия. Разрешение этих вопросов является важнейшей задачей не только нашей, но и мировой химии. [c.347]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология