Зависимость скорости химической реакции от температуры Энергия активации

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ. ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ [c.183]

Скорость химических реакций. Зависимость скорости реакции от природы и концентрации реагирующих веществ, температуры. Константа скорости химической реакции. Энергия активации. Катализ и катализаторы. [c.501]

Уравнение Аррениуса. Энергия активации химической реакции. Уравнения (У.19) и (У.20) лишь приближенно оценивают зависимости и =/(Г) и к = 7). Функциональную зависимость константы скорости химической реакции к от температуры установил шведский ученый С. Аррениус (1889) [c.115]

Более строго зависимость скорости реакции от температуры описывается уравнением Аррениуса, связывающим константу скорости химической реакции с энергией активации [c.198]

В химической кинетике зависимость константы скорости реакции от энергии активации и температуры определяется уравнением [c.219]

Сложнее зависимость изотермической перегонки от температуры, которая влияет и на растворимость, и на скорость процессов первой и третьей стадии. Чем меньше растворимость, тем больше роль этих стадий в кинетике всего процесса. Растворимость может увеличиваться, а может и уменьшаться с повышением температуры. В то же время повышение температуры всегда приводит к ускорению стадий растворения и роста частиц. Может случиться так, что при одной температуре лимитирующей является первая стадия, а при другой — вторая стадия. Обычно константы скорости химических реакций, к которым можно отнести стадии растворения и роста частиц, увеличиваются с повышением температуры быстрее, чем константа скорости диффузии. Например, при повышении температуры на 10°С коэффициент диффузии в растворах увеличивается на 30—40%, а константа химической реакции возрастает в 2—4 раза. Это обусловлено тем, что энергии активации процесса в диффузионной области находятся в пределах 5— 20 кДж/моль, а в кинетической области 50—200 кДж/моль. Таким образом, с понижением температуры скорости первой и третьей стадии изотермической перегонки резко уменьшаются по сравнению со скоростью диффузионной стадии и могут стать лимитирующими скорость протекания всего процесса перегонки. [c.278]

Крупным вкладом в развитие учения о скоростях химических реакций оказались работы Н. А. Меншуткина о скоростях образования сложных эфиров из спиртов и кислот (1877 —1884). Н. А. Меншуткин изучал влияние строения спиртов, а также и среды на скорость и предел реакций с кислотами. Он исследовал также реакции образования амидов и анилидов из соответствующих солей при действии кислот. Н. А. Меншуткин пошел значительно дальше М. Бертло и П. Сен-Жиля, и его выводы и экспериментальные данные были использованы в развитии как химической кинетики, так и теории химического строения. Плодотворными оказались кинетические представления. Основываясь на законе распределения скоростей молекул газа (установил К. Максвелл в 1859), Л. Пфаундлер (1867—1874) пришел к выводу, что реакция может осуществляться лишь в результате соударений молекул, энергия которых (скорость движения) выше некоторой критической величины. Число таких активных молекул возрастает с повышением температуры. На основе этих воззрений К. Гульдберг и П. Вааге в 1879 г. усовершенствовали закон действующих масс. С. Аррениус в 1889 г. развил теорию активных (возбужденных) молекул и предложил уравнение зависимости константы скорости реакции от энергии активации. [c.171]

Представьте график зависимости скорости диффузии и скорости химической реакции от температуры для гетерогенной реакции и укажите, в каком интервале температур реакция протекает в диффузионной области, а в каком —в кинетической. Каков порядок величины энергии активации в диффузионной области и каков — в кинетической [c.83]

Основным понятием хилшческом кинетики является скорость химической реакции V— про зводиая ог концентрации С по времени, с/С/й /. Она может быть определена по кинегической кривой — зависимости концентрации от времени. Основным уравнением химической кинетики является кинетическое уравнение, отражающее зависилюсть V от концентраций компонентов реакционной смеси С,-. Параметрами кинетического уравнения являются константы скорости химической реакции Часто кинетическое уравнение представляет собой степенную функцию концентраций. Показатель степени при концентрации какого-либо компонента есть порядок реакции по этому компоненту. Зависимость А от температуры описывается уравнением А = (—где А,, — предэкспоненциальный множитель — энергия активации, [c.47]

Энергия активации ощутимо влияет на значение константы скорости реакции и ее зависимость от температуры чем больше первая, тем меньше вторая и тем значительнее влияет на нее изменение температуры. Энергия активации существенно зависит от наличия примесей в системе. Это свойство часто используют в технологии, когда-бывает необходимо ускорить или предотвратить какой-либо химический процесс (подробней см. раздел Катализ ). [c.163]

Из уравнения (У.Ю) следует, что зависимость константы скорости химической реакции от температуры, построенная в координатах п к — Т, линейна (рис. 46). Эта зависимость позволяет определить энергию активации реакции Е по тангенсу угла наклона прямой и предэкспоненциальный множитель А по отрезку, отсекаемому прямой на оси ординат, когда 1/7 = 0. [c.120]

В соответствии с (19.4) обратная реакция разрыва химической связи имеет энергию активации, равную тепловому эффекту реакции, т. е. энергии разрыва связи. Последнее обстоятельство вместе с выводами, сделанными в конце 19.4, позволяет оценить устойчивость химических соединений в зависимости от энергии разрыва связей Б этих соединениях. Действительно, соединение заведомо теряет устойчивость, если в нем с измеримой скоростью начинает разрываться хотя бы одна нз химических связей. Поэтому при комнатной температуре могут существовать вещества, энергии разрыва связей в молекулах которых не ниже ПО кДж/моль. Например, могут существовать пероксиды, содержащие связь О—О, прочность которой в зависимости от природы соединения лежит в пределах 130—210 кДж/моль. Из тех же оценок следует, что при 600 К пероксиды разлагаются. При 1000 К устойчив метан, энергия разрыва связи С—Н в молекулах которого равна 420 кДж/моль, но уже становится неустойчивым этап, имеющий С—С-связь с энергией разрыва 350 кДж/моль. [c.362]

Для сложных реакций, к которым относятся практически все химические превращения в процессах горения, зависимость скорости брутто-реакции от температуры определяется либо энергией активации элементарной реакции, лимитирующей процесс, либо некоторой комбинацией величин энергий активации отдельных элементарных стадий. В таких случаях следует представлять эту величину как эффективную энергию активации — характеризующую изменение скорости сложного процесса с температурой. [c.7]

С целью исследования зависимости каталитической активности в реакции На—Оз-обмена от смещения уровня Ферми исследовался германий, содержащий добавки А1, Оа, 1п, Аз, 5Ь в количестве 10 —10 атомов/см [64]. Температура проведения опытов 100—400° С. В этом широком интервале электронного химического потенциала и температур скорость реакции и энергия активации сильно зависели от типа проводимости. При переходе от образцов р-типа к образцам п-типа происходило изменение стадии, определяющей скорость реакции обмена. В работе [c.55]

Сведения о зависимости скорости химической реакции от концентраций, температуры и давления находят широкое практическое применение. Например, такими сведениями необходимо располагать при проектировании химического завода. Чтобы знать, как ведет себя какой-нибудь химический загрязнитель, скажем гербицид (средство для борьбы с сорняками), в окружающей среде, нужно иметь сведения о том, в какие реакции он может вступать в природных условиях и с какой скоростью протекают эти реакции. Но изучение кинетики химических реакций помимо таких практических целей преследует и более фундаментальные задачи. Знание уравнения скорости реакции и ее энергии активации поможет разобраться в механизме реакции, т. е. в подробной картине ее протекания. Механизм реакции описывает ее путь или последовательность стадий, через которые она протекает, а также последовательность разрыва и образования новых связей и порядок изменений относительного положения атомов в ходе реакции. Установление детальных механизмов химических реакций представляет собой одну из величайщих задач химии. Если известен механизм реакции, то с его помощью можно предсказать новые реакции и проверить эти предсказания на дополнительных экспериментах. [c.20]

Зависимость логарифма константы скорости гетерогенной реакции от обратной температуры приведена на рис. 128. При низких температурах, т. е. в кинетической области, общая константа скорости определяется константой скорости химической реакции. Эта зависимость дается прямой линией, по наклону которой можно определить энергию активации реакции. При высоких температурах таким же способом определяется энергия активации диффузионного процесса. [c.264]

Кинетике и выяснению механизма реакций гидрогенизации ароматических соединений посвящено много работ. Наиболее ранними из них являются основополагающие исследования Зелинского совместно с Павловым и Баландиным (см. гл. П1) они впервые установили условия обратимости реакций гидрогенизации— дегидрогенизации на платине, палладии и никеле, содержание компонентов в равновесной смеси бензол — циклогексан, энергию актив ации реакций. Баландин, изучая механизм тех же гидрогенизационно-дегидрогенизационных процессов, одним из первых показал значение энергии активации в гетерогенном катализе, что впоследствии дало возможность определить зависимость между активностью катализаторов и энергией активации. Важные сведения о кинетике реакций гидрогенизации ароматических соединений сообщили Лозовой и его сотрудники [214, 215]. Начиная с 30-х годов, они изучали процесс гидрогенизации бензола, толуола, ксилолов, триметилбензолов и конденсированных систем- на различных катализаторах (преимущественно на никеле с окисью алюминия) под давлением. Они исследовали влияние на скорость гидрогенизации факторов химического строения гидрируемых соединений, температуры, парциального давления водорода. [c.155]

Объяснение зависимости скорости химической реакции от природы реагирующих веществ и температуры с помощью теории активных соударений. Как было указано выше, даже для сходных реакций при одинаковых концентрациях и температурах скорости реакций могут сильно различаться. С помощью теории активных соударений эти различия можно объяснить величина1ми энергии активации. В соответствии с (17.55) чем больше энергия активации, тем меньше скорость реакции. Иначе говоря, чем выше энергетический барьер, тем меньшее число молекул способно его преодолеть. Эту зависимость наглядно можно показать графически с использованием закона распределения молекул по энергиям Больцмана. На рис. 17.9 представлена зависимость относительного числа молекул [c.286]

Как показывает опыт, этот закон строго выполняется для большинства химических реакций. Таким образом, исследуя зависимость скорости индивидуальной реакции от температуры, представляется возможным вычислить величину энергии активации, являющуюся важной кинетической константой, зависящей от химического строения и свойств реагирующих молекул. Для этих целей определяют скорость реакции при нескольких (5—6) значениях Т и прочих одинаковых условиях. Полученные результаты выражают в форме зависимости 1п v (скорости реакции) от 1/Г. По тангенсу угла наклона определяют величину энергии активации. Возможность использования значений скорости реакции вместо констант скорости определяется тем, что при прочих равных условиях (т. е., в частности, при одинаковых текущих концентрациях реагирующих веществ) скорость реакции пропорциональна константе скорости (коэффициентом пропорциональности является произведение концентраций реагентов). Разумеется, при расчете энергии активации способ графического выражения данных должен быть учтен. Если проинтегрировать уравнение (И.8) в пределах от Ti до Тг, получим [c.21]

Химическая кинетика. Порядок реакции. Константа скорости и ее зависимость of температуры. Нахождение порядка реакции и энергии активации из экспериментальных данных. [c.217]

Таким образом, зависимость скорости химической реакции от температуры характеризуется двумя постоянными предэкспонен-циальным множителем и энергией активации Е. Чем выще значение Е, тем меньше скорость реакции, если предположить, что [c.215]

Выше мы касались вопроса о физической или химической природе сил, определяющих адсорбцию (ср. теории Лангмюра и Поляни). Следует отметить, что это различие далеко не всегда может быть четко проведено. В крайних случаях физическая адсорбция, определяемая лишь Ван-дер-Ваальсовыми силами, характеризуется хорошей обратимостью, отсутствием стехиометрических соотношений, уменьшением адсорбции при повышении температуры, близостью тепловых эффектов адсорбции к теплотам сжижения или испарения такова адсорбция инертных газов или гексана на угле. В других крайних случаях химическая адсорбция осуществляется только путем химического взаимодействия, например, между кислородом и вольфрамом или кислородом и серебром при повышенных температурах здесь адсорбция почти необратима, тепловой эффект близок к энергии образования химических соединений (около 100 ккалЫоль и выше) и др. Обычно осуществляются промежуточные варианты, когда основная масса адсорбированного вещества связывается сравнительно слабо, а следы его связаны прочно и могут быть удалены лишь путем длительного прогревания и откачивания. Кислород на металлах или водород на никеле адсорбируется при низких температурах физически, ввиду малой скорости химической реакции при этих температурах, но при повышении температуры начинает протекать адсорбция с заметной энергией активации (активированная адсорбция) по типу химических реакций. В определенном интервале повышения температур прирост химической адсорбции (или хемосорбции) перекрывает падение физической адсорбции и на кривой температурной зависимости адсорбции возникает промежуточный максимум (рис. 41), характерный для наличия активированной адсорбции. [c.97]

Основное уравнение химической кинетики и выводы, вытекающие из него. Зависимость константы скорости реакции от энергии активации и температуры дается основным уравнением химической кинетики [c.195]

Рассмотрим температурную зависимость равновесной константы скорости химической реакции. В большинстве экспериментальных работ по определению констант скоростей реакции считается справедливым выражение Аррениуса. Однако при больших скоростях химических реакций системе нельзя приписать какую-либо температуру. При обработке экспериментальных данных значение температуры, входящее в выражение (8.54), определяют из уравнения баланса энергии системы [55]. В условиях нашей модели в формуле (8.54) следует поставить температуру термостата. Рас-Таблица 8.1 Энергии активации и предэкспонен- [c.212]

На первый взгляд может показаться, что зависимость скорости реакции от температуры обу овлена увеличением числа столкновений реагирующих частиц. Однако, как показывает расчет, число столкновений с ростом температуры увеличивается незначительно и не может сравниться со значением температурного коэффициента реакции. С другой стороны, число столкновений частиц в 1 л газовой смеси при нормальных условиях достигает порядка 10 соударений в секунду. Если бы каждое соударение приводило к химическому взаимодействию, скорости реакций были бы огромны. Так, например, реакция синтеза иодоводо-рода (одна из наиболее изученных простых реакций) заканчивалась бы за время порядка 10" ° с. В действительности же скорость взаимодействия молекул Нг и I2 в 1Q14 раз меньше. Отсюда можно сделать вывод, что далеко не каждое соударение приводит к химическому взаимодействию. Для осуществления взаимодействия молекулы должны обладать определенным запасом энергии. Энергия Еа, представляющая собой минимальную энергию, достаточную для осуществления акта химического взаимодействия, называется энергией активации. Большинство молекул в данных условиях этой энергией не обладает. [c.134]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология