Энергетика и направление реакций

ЭНЕРГЕТИКА И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ [c.19]

Окислительно-восстановительные процессы сопровождаются окислительно-восстановительными реакциями, характеризующимися переносом электронов с изменением окислительных чисел атомов. Полное описание окислительно-восстановительных процессов требует как качественной, так и количественной их характеристики. Качественная сторона состоит в умении правильно записывать уравнения реакций, лежащих в основе окислительновосстановительных процессов. Количественная сторона описания окислительно-восстановительных процессов дает ответы на вопросы об энергетике процессов, направлении и глубине их протекания. [c.249]

Глава 5. ЭНЕРГЕТИКА И НАПРАВЛЕНИЕ ТЕЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ 1. Термохимические расчеты [c.43]

В предыдущей главе было рассмотрено влияние электронных и стерических факторов на реакционную способность различных соединений в данных условиях, а также типы реагентов, от которых можно было бы ожидать, что они будут легко атаковать определенные участки молекул этих соединений. При этом, однако, ничего не было сказано относительно того, каким образом влияние электронных и стерических факторов на направление реакции и на ее скорость могло бы быть охарактеризовано в терминах энергетики и кинетики. Очевидно, что такие характеристики могли бы существенно облегчить понимание деталей механизмов рассматриваемых реакций. [c.52]

Показанные на схеме 2,3 реакции толуола иллюстрируют еще одну из особенностей большинства органических реакций, а именно тот факт, что в них принимают участие высокоактивные промежуточные продукты (интермедиаты), строение и свойства которых определяют как направленность реакции, так и саму возможность ее осуществления. В наших примерах это были бром-катион и атомарный бром, а-комплекс 13, анион-радикал 14 и карбанион 16. Однако интермедиаты ни и коем случае нельзя отождествлять с переходными состояниями, хотя нередко по строению и энергетике они могут быть близки последним. Различия между ними можно проиллюстрировать энергетическим профилем реакции, представленном на рис. 2.4. [c.76]

Показатель концентрации водородных ионов в промышленных сточных водах является одной из важнейших качественных характеристик процесса их очистки. Величина pH обеспечивает наиболее достоверную информацию о степени загрязненности кислотами и щелочами (или о степени очистки от них) воды, сбрасываемой в канализацию или возвращаемой в производство. Скорость и направление реакций, протекающих при обработке промышленных стоков химическими реагентами, во многих случаях зависят от величины pH. Поддерживая концентрацию водородных ионов в очищаемых стоках на определенном уровне, можно создать оптимальные условия для выделения из воды многих неорганических веществ. Благодаря современной аппаратуре для непрерывного измерения величины pH в растворах и пульпах именно по этому параметру стало весьма удобно вести регулирование различных процессов в химической технологии, энергетике и в процессах очистки промышленных сточных вод. [c.21]

Реакция нуклеофильного замещения 8м2, моделью для которой является реакция (127), представляет собой, по-видимому, наиболее важную реакцию органической химии. Изучение свободных орбиталей 2 и 2 2 СН также демонстрирует полную сферическую симметрию, так что отбор направления атаки нуклеофилом не очевиден. К счастью, существует несколько неэмпирических расчетов энергетики простых реакций 8 N2 [83]. Результаты недвусмысленно показывают, что атака нуклеофила осуществляется на грань тетраэдра, которая находится дальше всего от уходящей группы (атака с тыла). При этом сохраняются элементы симметрии С . Для идентичных входящей и уходящей групп переходное состояние имеет симметрию Dз . [c.338]

Энергетика и направление реакций [c.55]

ЭНЕРГЕТИКА И НАПРАВЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИИ [c.50]

Хотя термодинамика, или энергетика, как ее иногда называют, является мощным орудием исследования, она не всемогуща. С ее помощью можно предсказать максимальную работу, которую можно получить в определенном процессе, определить состояние равновесия, максимально возможные выходы, оптимальную температуру и давление для данной реакции, выбрать наиболее подходящий растворитель и т. д. Термодинамика может ответить на вопрос о том, будет ли данная химическая реакция протекать преимущественно в желаемом направлении, но она ничего не может сказать о том, какое время требуется для этого или каков путь (механизм), по которому пойдет такая реакция. Известно, что целлюлоза деревянного стола при температуре возгорания будет самопроизвольно реагировать с кислородом воздуха, давая двуокись углерода, воду и тепло, причем это направление реакции является предпочтительным. Мы можем даже вычислить, сколько выделится при этом тепла. Однако термодинамика ничего не может сказать нам о величине и свойствах энергетического теплового барьера, который должен быть преодолен, прежде чем реакция начнет протекать самопроизвольно. Скорости и механизмы реакций рассматриваются в разделе физической химии, называемом кинетикой, которая будет обсуждаться в гл. 6. Термодинамика изучает в основном конечные, т. е. равновесные, состояния, тогда как кинетика — промежуточные. [c.59]

Энергетика и направленность химических реакций [c.134]

Химическая термодинамика. Энергетика химических реакций изучается в рамках раздела химии, который называется химической термодинамикой. Вместе с учением о строении вещества и химической кинетикой химическая термодинамика образует теоретическую основу всей современной химии. Она позволяет определять направление и полноту протекания самопроизвольных химических реакций, а также затраты энергии, необходимые для осуществления тех реакций, которые самопроизвольно идти не могут. [c.40]

Однако этот скептицизм несостоятелен. Кроме энергии есть другая величина, имеющая для химии фундаментальное значение— механический угловой момент количества движения (спин) электронов и ядер реагирующих частиц. Энергия и спин — две фундаментальные физические характеристики, которые управляют химической реакцией разрешают или запрещают ее. Любая частица, обладающая спином, имеет магнитный момент, величина и направление которого однозначно связаны с величиной и направлением спина. Электроны и ядра, обладающие спином, имеют также магнитный момент и становятся элементарными магнитиками, поведение некоторых чувствительно к магнитным взаимодействиям. И хотя их вклад в энергетику пренебрежимо мал, они управляют спином электронов и ядер и потому оказывают сильное влияние на химические реакции. [c.7]

Наиболее обстоятельно вопросы энергетики реакций обмена разрабатывались в трудах Воскресенской, обратившей внимание на то, что направление реакции для конденсированной системы будет определяться тепловым эффектом реакции обмена [505], если пользоваться стандартными значениями энтальпии. Можно обойтись и без теплоты реакции [506], если тепловой эффект выражать через ионные радиусы по уравнению Капустинского [501] [c.133]

При решении практических вопросов оптимизации технологических процессов наряду с физико-химическими исследованиями кинетики, механизма и энергетики протекания реакций часто используют и термодинамический метод анализа, позволяющий теоретически предусмотреть вероятность, направленность, предпочтительность и граничные условия их протекания. Проведение термодинамического анализа возможно лишь при достаточном количестве надежных исходных данных, получение которых требует трудоемких, дорогостоящих и не всегда осуществимых экспериментов. [c.15]

В общетеоретическую часть включены вопросы строения вещества, энергетики и кинетики химических реакций, растворов, окислительно-восстановительных и электрохимических процессов, а также обзор свойств элементов и их соединений. Рассмотрено строение вещества на атомном, молекулярном и надмолекулярном уровне, а также строение кристаллов. Изложены общие закономерности протекания химических реакций, в том числе основы химической термодинамики и химической кинетики. Большое внимание уделено тепловым эффектам и направленности химических реакций, химическому, фазовому и адсорбционному равновесию. Изложены кинетика гомогенных и гетерогенных реакций, цепных и фотохимических реакций и основы катализа. Освещены дисперсные системы, коллоидные и истинные растворы, большое внимание уделено растворам электролитов. Рассмотрены термодинамика и кинетика окислительно-восстановительных и электрохимических процессов, коррозия и защита металлов. Выполнен обзор свойств химических элементов и их простых соединений, рассмотрены строение и свойства комплексных и органических соединений. [c.3]

Структурой переходного комплекса и его энергетикой и определяется скорость и направление каталитической реакции. При суммировании стадий (а) и (б) [c.28]

Энергетика химических превращений. Внутренняя энергия. Энтальпия. Энтальпия образования. Закон Гесса. Термохимические расчеты. Направление химических реакций. Энергетический и энтропийный факторы. Энергия Гиббса, Энергия Гиббса образования. Химическое равновесие. Характеристика глубины протекания процесса. Константа химического равновесия. Смещение химического равновесия. Химическая кинетика. Энергия активации. Активированный комплекс. Механизм химических реакций. Катализ. Управление глубииой и скоростью химического процесса. [c.112]

В химической статике и кинетике решаются вопросы о направлении химической реакции, выходе полезного продукта, ради которого проводится реакция, и о скорости реакции. Энергетика, выход и темп химической реакции являются решающими в химической технологии. [c.4]

С одной стороны, совершенствовались квантовохимические расчеты энергетики молекул и их превращений, изучались механизмы элементарных реакций, разрабатывались методы исследования сложных реакций. В этом направлении объект исследования обусловливает модификацию применяемого метода. Здесь лежал переход физического в химическое в химической кинетике. [c.162]

В период развития атомной промышленности и энергетики родились как самостоятельные направления науки радиационная медицина, радиационная биология, радио изотопное приборостроение для целей автоматизации технологических процессов и, наконец, радиационная хи.мия как отрасль физической химии, изучающая реакции, протекающие под воздействием ионизирующих излучений (радиационно-химические реакции). [c.3]

В случае простых реакций, таких, как (138), похоже, что направление сближения, определяемое иоп-дипольными силами, совпадает с тем, которое определяется соображениями орбитального перекрывания. Что это так, было показано для реакций (133) и (134) [90]. Более того, на расстоянии сближения около 5 А понижение энергии, обусловленное взаимодействиями ион — наведенный диполь, перекрывает все другие эффекты. На меньших расстояниях будут брать верх и определять энергетику эффекты ковалентности. [c.342]

Прогнозирование скорости и направления химических реакций методом линейных корреляций в настоящее время широко применяется в синтетической органической химии [1, 2]. Являясь по сути полуэмпирическим методом, он, однако, базируется на ряде теоретически обоснованных положений. Основой применяемых в настоящее время вариантов метода линейных корреляций является принцип линейных соотношений свободных энергий (ЛССЭ), о котором уже упоминалось в предыдущей главе. В общем виде принцип ЛССЭ подразумевает сзтцествование линейных корреляций между термодинамическими величинами, характеризующими равновесие системы такими, как свободная энергия, энтальпия, энтропия, и параметрами, определяющими скорость реакции (энергия активации, предэкспоненциальный множитель). Поскольку, однако, в химических взаимодействиях термодинамические величины в конечном счете определяются энергетикой и вероятностями перехода электронов, то в современном представлении принцип ЛССЭ подразумевает существование линейных корреляций кинетических констант как с чисто термодинамическими параметрами рекции, так и с квантовохимическими характеристиками участников реакции. В основе реакций, протекающих на поверхности гетерогенных катализаторов, лежат общехимические закономерности отсюда следует, что принципы, вполне обоснованные для гомогенных жидкофазных реакций, должны быть также справедливы для гетерогенных каталитических систем даже при высоких температурах. [c.85]

Направление перегруппировок часто зависит в первую очередь не от энергетики различных возможных электронодефицитных центров, а от конформаций исходных веществ, причем эта зависи-.мость становится все более выраженной по мере того, как реакция приближается к синхронному процессу (см. разд. 8.6). [c.559]

Центральным в химии является учение о превращениях веществ, в том числе об энергетике и кинетике химических реакций. Усвоение этого учения позволит предсказывать возможность и направление химических и физико-химических процессов, рассчитывать энергетические эффекты и энергозатраты, скорость получения и выход продуктов реакции, воздействовать на скорость химических процессов, а также предупреждать нежелательные реакции в тех или иных устройствах, установках и приборах. Учению об энергетике, равновесии и скорости химических процессов посвящены три главы раздела. [c.116]

Электрохимическая энергетика. Новое направление в энергетике — электрохимическая энергетика включает в себя генерацию и накопление электрической энергии. Генерация электроэнергии происходит в устройствах, называемых топливными элементами (ТЭ), принцип работы которых был описан в 9.8. К настоящему времени разработано пять типов ТЭ (табл. 15.2). Токообразующей реакцией в большинстве топливных элементов служит окисление водорода [c.486]

Расчеты свидетельствуют о том, что с наименьшими энергетическими затратами протекают гомолиз О-О-связи с образованием HO + NOj и гомолиз O-N-связи, ведущий к радикалам НОО + N0. Следующий по энергетике канал — запрещенное по спину образование HNO + + ( IpOj. Образование синглетного кислорода является энергетически наименее вероятным каналом реакции, что не подтверждает вывод авторов работы [89]. Переходное состояние этого направления изомеризации HOONO (ПС,) имеет энергию, близкую к суммарной энергии продуктов реакции. [c.189]

Из этого обзора очевидно, что научно-исследовательская деятельность многих русских ученых ознаменовалась крупными открытиями. Среди них были теория химического строения А. М. Бутлерова и периодический закон Д. И. Менделеева, оказавшие большое влияние на развитие мировой науки. Университетский период развития химии в России, как и в других странах Европы, оказался плодотворным. Наибольший интерес для русских химиков представляла органическая химия. Ученые России исследовали различные классы органических соединений, разработали важные методы их синтеза, открыли ряд закономерностей и правил, фиксирующих направление и течение реакций, получивших большое значение в дальнейшем развитии науки. Вместе с тем большинство русских химиков этого периода, вопреки процагандировавщейся тогда доктрине чистой науки , приняли нецосредственно участие в разработке важных для развития экономики страны научно-технических проблем. В особенности большое значение получили исследования, связанные с добычей и переработкой нефти, использованием нефтепродуктов, а также в области металлургии, энергетики и других отраслей промышленности и сельского хозяйства. [c.204]

Электрохимическая энергия протонного градиента, возникающая при вьщелении из клетки кислот в процессе брожения, может использоваться для транспорта в нее растворимых веществ, а также для синтеза АТФ, который осуществляется при функционировании протонной АТФазы в обратном направлении, т.е. в АТФ-синтазной реакции. Выход энергии за счет вьщеления из клетки продуктов брожения может быть довольно значительным. При гомоферментативном молочнокислом брожении, по проведенным подсчетам, он может достигать 30 % от общего количества энергии, вырабатываемой клеткой. Таким образом, у некоторых эубактерий, получающих энергию в процессе брожения, АТФ может синтезироваться в реакциях субстратного фосфорилирования и дополнительно за счет использования Арн+. образующегося при выходе конечных продуктов брожения в симпорте с протонами. Следовательно, эубактерии с облигатно бродильным типом энергетики уже имеют протонные АТФазы, функционирующие в направлении гидролиза и синтеза АТФ, т.е. катализирующие обратимое взаимопревращение двух видов метаболической энергии [c.350]

Уравнение (IV.13) вполне аналогично известным уравнениям Бренстеда, Гаммета — Тафта и Поляни — Воеводского — Семенова и так же, как и они, приложимо только в условиях названных выше ограничений. Уравнения такого типа лежат в основе принципа линейных соотношений свободных энергий (ЛССЭ), на базе которого строится одно из современных направлений количественной теории органических соединений [1]. В более общем виде использование ioro принципа будет изложено в следующей главе, здесь же мы ограничимся только рассмотрением зависимостей между скоростью и энергетикой гетерогенно-каталитических реакций. [c.78]

Исследования в области механохимии полимеров развиваются в след, направлениях 1) изучение механизмов и энергетики химич. превращений в различных механич. полях 2) применение механохимич. реакций для спнтеза и модифицирования полимерных материалов н 3) поискп путей торможения нежелательных ме-ханохнмич. процессов, вызывающих падение прочности, повышенный износ и преждевременный выход из строя различных деталей и конструкций из полимерных материалов при их эксплуатации в статических и динамических механич. полях (см. Утомление, Долговечность). [c.122]

Поскольку взаимодействие с растворителем вызывает такие осложнения, особенно при замещении алкильными группами вблизи кислотно-основного центра, естественно задать вопрос, можно ли получить какую-то информацию об относительной силе кислот и оснований в газовой фазе. Изучение термических равновесий невозможно из-за очень низких равновесных концентраций ионных частиц. Однако многие интересующие нас ионы можно генерировать электронной бомбардировкой или осуществляя реакции электронного переноса. Кроме того, используя масс-спектроскопическую технику,, можно получить полуколичественную информацию об энергетике реакций переноса протона. Например, тот факт, что реакция Ме0 - -Е10Н— -Ме0НЧ-Е10 протекает только в прямом направлении, говорит о ее экзотермичности н, следовательно, о том, что в газовой фазе этанол — более сильная [c.106]

Вспомним, что именно антиэнтропия (негэнтропия), выраженная в битах, и есть информация. С этой точки зрения макромолекула является идеальным носителем информации, так как число вариантов построения молекулярной химической структуры практически бесконечно топологическая и надмолекулярная организации полимера также могут изменяться в очень широких пределах. Исходя из способности макромолекул к различным реакциям (химическим, электро- и фотохимическим, радио- и механохимическим и др.), в результате которых происходит обмен информацией и энергией с окружающей средой, в последние годы был развит целый ряд совершенно нетривиальных направлений использования полимеров. Их стали широко применять для решения задач химической технологии, энергетики (различные виды аккумуляторов и преобразователей энергии), биологии и медицины, экологии и т. д. Эти исследования сегодня, по существу, делают лишь [c.5]