Строение молекул и элементарные химические процессы

Итак, сложный химический процесс, состоящий из ряда параллельных и последовательных простых реакций, можно описать системой дифференциальных уравнений, включающих скорости отдельных стадий. Решение системы дифференциальных уравнений — уже проблема математическая. Однако проинтегрирована ли система уравнений и получено ли окончательное решение в элементарных функциях, моделируется или рассчитывается процесс на ЭВМ, необходимо знать значения констант скоростей простых реакций. В формальной кинетике не раскрывается природа констант скоростей реакций. Константы входят как постоянные множители, значения которых определяются из опытных данных. Важнейшей задачей кинетики является раскрытие закономерностей, определяющих зависимость к от строения реагирующих молекул и условий опыта — температуры, среды, катализатора и других факторов. Задача эта решается двумя путями с одной стороны, идет накопление опытного материала о зависимости констант скоростей элементарных реакций к от различных факторов, с другой — делаются попытки создания теории элементарного химического акта и элементарных реакций, которая позволит предсказать значения к простых реакций в зависимости от строения реагирующих молекул и условий опыта. [c.556]

Монография состоит из десяти глав. В первой главе, посвященной общим кинетическим закономерностям химических реакций, рассматриваются простые и сложные реакции и химическое равновесие. Вторая глава посвящена вопросу о химическом механизме реакций. В ней рассмотрены экспериментальные методы изучения механизма реакций, вопрос о промежуточных веществах и реакции свободных атомов и радикалов. Третья глава посвящена теории элементарных химических процессов, включая теорию столкновений и метод переходного состояния. В четвертой главе рассматриваются бимолекулярные реакции различных типов, а также вопрос о зависимости скорости этих реакций от строения реагирующих частиц, и в пятой главе — мономолекулярные и тримолекулярные реакции. Шестая глава посвящена вопросу об обмене знергии при соударениях молекул, играющем основную роль в процессах их термической активации и дезактивации. В седьмой главе рассмотрены фотохимические реакции, в восьмой — реакции в электрическом разряде и вкратце, что, может быть, не соответствует их все возрастающему значению,— радиационнохимические реакции. Девятая глава посвящена цепным химическим реакциям и последняя, десятая, глава — кинетике реакций в пламенах. В этой главе рассматривается также вопрос о равновесиях в пламенах. [c.4]

Выдающийся вклад в развитии физической химии внес Д. И. Менделеев. Большой интерес представляют его исследования в области газов и растворов. Основание Оствальдом и Вант-Гоффом журнала Zeits hrift fur physi alis he hemie (1887), труды Вант-Гоффа, Аррениуса, Оствальда, Каблукова, Меншуткина, Курнакова и других в области химической термодинамики и кинетики способствовали выделению физической химии в самостоятельную науку. В XX в. революция в физике, связанная с трудами Планка, Эйнштейна, Шре-дингера и др., в области квантовой статистики и квантовой механики атомов и молекул привела к рассмотрению химических процессов на атомно-молекулярном уровне, к развитию учения о реакционной способности, центральным в котором стало исследование элементарного химического акта. Физическая химия успешно развивалась трудами наших ученых, таких, как Д. П. Коновалов (учение о растворах), Н. А. Шилов, И. Н. Семенов (химическая кинетика), А. А. Баландин (катализ), А. М. Теренин (фотохимия), Я. К. Сыркин (строение вещества), А. И. Фрумкин (электрохимия) и многих других, и ряда зарубежных. [c.7]

В физической химии применяется несколько теоретических методов. Квантово-механический метод использует представления о дискретности знергии и других величин, относящихся к элементарным частицам. С его помощью определяют свойства молекул и природу химической связи на основе свойств частиц, входящих в состав молекул. Термодинамический (феноменологический) метод базируется на нескольких законах, являющихся обобщением опытных данных. Он позволяет на их основе выяснить свойства системы, не используя сведения о строении молекул или механизме процессов. Статистический метод объясняет свойства веществ на основе свойств составляющих эти вещества молекул. Физико-химический анализ состоит в исследовании экспериментальных зависимостей свойств систем от их состава и внешних условий. Кинетический метод позволяет установить механизм и создать теорию химических процессов путем изучения зависимости скорости их протекания от различных факторов. [c.5]

Наиболее важным методом изучения механизма полимеризации, как и для всех сложных реакций, является исследование кинетики этого процесса в различных условиях. Основная ценность кинетического метода заключается в том, что он позволяет количественно связать отдельные элементарные реакции с наблюдаемой суммарной реакцией. Эта связь осуществляется путем сопоставления эмпирически найденных кинетических закономерностей с теоретическими уравнениями, выведенными на основе той или иной совокупности предполагаемых элементарных реакций. Кроме того, кинетические исследования позволяют определить кинетические константы отдельных элементарных реакций, что открывает возможность в количественной форме исследовать зависимость между строением молекул и их реакционной способностью по отношению к тем или иным реакциям. Поэтому определение абсолютных значений констант скоростей элементарных реакций является одной из основных задач химической кинетики. [c.10]

Существует целый ряд процессов, для которых расчет химического равновесия и скоростей вообще невозможен, если неизвестны молекулярные постоянные участников реакции. Это процессы высокотемпературной химии плазмохимии. Умение рассчитать скорость реакции и управлять ею не менее важно, чем умение определить ее направление. Понимание наблюдающихся зде<а, так называемых кинетических закономерностей невозможно без проникновения в элементарный акт химического процесса, в.котором разрушаются и создаются молекулы. Без знания теории строения молекул и химической связи понять элементарный химический акт, построить даже простую его схему и на основании этого [c.5]

Мономолекулярный распад многоатомных молекул в газовой -фазе относится к числу наиболее простых и хорошо изученных типов элементарных химических процессов. В нашей стране развитие этой области химической кинетики, имеюш,ей большое фундаментальное и прикладное значение, неразрывно связано с именем академика В. Н. Кондратьева и его школой [1—3], Современная теория мономолеку.лярных реакций позволяет, по крайней мере для термически активированных процессов в области высоких давлений, объяснять, а часто и предсказывать скорости распада различных соединений и влияние строения на реакционную способность. При этом успех зависит главным образом от прави.тьного выбора модели активированного комплекса. Обоснованные теоретические представления о строении активированных комплексов суш ествуют сейчас в обш ем виде для всех основных типов мономолекулярных реакций [4]. Однако количественная детализация этих представлений применительно к конкретным реакциям и классам соединений все еще базируется на экспериментальных кинетических данных и зависит от их надежности и числа. [c.173]

Сумма не меняется от изменения порядка слагаемых. Меняется ли смысл названия от перемены местами существительного и прилагательного Все это очень условно. Физической химией сейчас принято называть главным образом область приложения термодинамики к химическим процессам. А также электрохимию — исследования процессов, происходящих при течении электрического тока через вещество. И многое другое. Область химической физики — квантовая химия, строение молекул, элементарные процессы, течение химических реакций во времени, их кинетика. Однако солидные руководства по физической химии включают и те и другие вопросы. [c.165]

Научные исследования относятся к учению о химических процессах. В первых работах (1916— 1925) получил данные о явлениях, вызванных прохождением электрического тока через газы, об ионизации паров металлов н солей под действием электронного удара и о механизме пробоя диэлектриков. Разработал основы тепловой теории пробоя диэлектриков, исходные положения которой были использованы им при создании (1940) теории теплового взрыва и горения газовых смесей. На основе этой теории вместе с учениками развил учение о распространении пламени, детонации, горении взрывчатых веществ и порохов. Его работы по ионизации паров металлов и солей легли в основу современных представлений об элементарном строении и динамике химического превращения молекул. Изучая окисление паров фосфора, в сотрудничестве с /О. Б. Харитоном и 3. Ф. Вальтой открыл (1926--1928) предельные явления, лимитирующие химический процесс,— критическое давление , критический размер реакционного сосуда и установил пределы добавок инертных газов к реакционным смесям, ниже которых реакция не происходит, а выше которых идет с огромной скоростью. Те же явления обнаружил (1927—1928) в реакциях окисления водорода, окиси углерода и других веществ. Открыл (1927) новый тип химических процессов — разветвленные цепные реакции, теорию которых впервые сформулировал в 1930—1934, показав их большую распространенность. Доказал экспериментально и обосновал теоретически все наиболее важные представления теории цепных реакций о реакционной способности свободных атомов и радикалов, малой энергии активации [c.456]

Поскольку в элементарных химических актах участвует не более трех молекул, а каждый из этих актов модифицирует лишь ограниченное число связей, очевидно, что всякая более или менее существенная химическая перегруппировка должна протекать через целый ряд элементарных химических процессов, каждый из которых приводит лишь к минимальной модификации это правило известно как принцип минимального изменения строения. [c.22]

Кондратьев В. Н. Строение молекул и элементарные химические процессы. [c.99]

Следующая серия работ, связанных со спектроскопическим исследованием пламен, включала в себя изучение пламен окиси углерода, водорода, сероуглерода, моноокиси серы, сероокиси углерода, холодного пламени эфира. Это — серия примерно из 40 работ, занявших 12—13 лет, перемежавшихся монографиями по, как мы теперь сказали бы, проблеме элементарных химических процессов Строение молекул и элементарные химические процессы (1934 г.), Элементарные химические процессы (1936 г.), Свободный гидроксил (1939 г.), Спектроскопическое изучение химических газовых реакций (1944 г.). [c.7]

Все тела состоят из молекул и атомов. При химических превращениях состав и строение молекул изменяются. Разрушаются или изменяются химические связи в молекулах реагирующих веществ, возникают новые химические связи. Взаимодействие ядер, атомов и электронов определяет химическую связь. Понимание природы и законов химической связи необходимо для установления механизма элементарного акта химического процесса, в котором разрушаются и создаются молекулы, для объяснения и предвидения реакционной способности веществ, кинетических закономерностей, свойств образующихся продуктов. [c.8]

Процесс, в результате которою молекулы одних типов (исходные вещества) превращаются в молекулы иного строения (продукты реакции). Химические реакции могут быть элементарными или состоять из нескольких элементарных процессов. [c.263]

В природе и технике протекает огромное количество разнообразных химических процессов — начиная от простейших реакций веществ в лабораторных условиях и кончая сложнейшими процессами, протекающими в живых организмах. Вместе с тем число известных в настоящее время партнеров элементарных реакций сравнительно невелико. Это молекулы, свободные радикалы и атомы, ионы и комплексы различного химического состава и строения. Свойства этих частиц в основном и определяют особенности механизма и закономерности развития химических процессов. Именно этим обусловлена возможность создания общих теоретических основ химической кинетики, позволяющих с единой точки зрения рассматривать разнообразные процессы органической, неорганической и биологической химии. [c.3]

Области применения ЭПР в органической химии чрезвычайно широки [142—.144]. Это и исследование механизма химических процессов в газовой и жидкой фазах, а именно особенно распространенных в органической химии свободно-радикальных и цепных реакций. Это и исследование кинетики реакций, катализаторов и элементарных актов на их поверхности, а также времени существования парамагнитных промежуточных соединений в химических реакциях. Это и изучение пространственного и электронного строения радикалов и ион-радикалов (образующихся присоединением электрона к молекулам) и изучение в них делокализации электронов. [c.275]

Современные понятия о строении вещества предполагают, что в каждом элементарном химическом акте участвует целое число частиц. Отсюда следует, что с кинетической точки зрения порядок реакции по каждой из участвующих в ней форм будет равен вполне определенному целому числу. Такой вывод, справедливый для исходных веществ и обычно для катализатора, не обязательно соблюдается в отношении тех молекул среды, действие которых на промежуточный комплекс не определено внутренней стехиометрией процесса (влияние диэлектрической проницаемости, солевой эффект, вязкость и т. д.). [c.68]

Нет никаких сомнений в том, что причина трудностей создания теории химических превращений находится в самом существе явлений, составляющих сложный химический процесс. Определить факторы, от которых зависят скорость и направление процесса, всегда крайне сложно. К этим факторам относятся строение молекул реагентов, строение промежуточных комплексов, образующихся радикалов или ионов. Кроме того, всегда следует учитывать влияние макрокинетических факторов, а также влияние температуры, давления, степени облучения фотонами и элементарными частицами и т. д. Теория химических превращений должна быть максимально полным отражением всех этих факторов в их взаимодействии и взаимной обусловленности. [c.120]

Конечно, многое нам теперь понятно. Мы знаем ограничения, налагаемые на реакции термодинамикой, и можем предсказывать на основании состава и строения молекул и кристаллов возможное направление и предел реакции, достигаемой при химическом превращении в данных условиях. Мы понимаем в ряде случаев элементарные стадии макроскопической реакции и условия их протекания, знаем о роли катализаторов, но все же нам обычно не хватает чего-то основного не хватает обобщений, а также рациональной систематизации процессов и веществ по их способности принимать в них участие. Особенно много неясного осталось до сих пор в проблеме реакционной способности объектов биохимии. [c.216]

Книга представляет большой интерес для физиков и физнко-химиков — исследователей, работающих в различных областях физической химии и изучающих строение многоатомных молекул (в частности, радикалов и мономеров), процессы в низкотемпературной плазме, кинетику элементарных химических реакций, статистическую термодинамику и другие вопросы. [c.364]

Особенности строения циклогексана, в сочетании с немногочисленностью и относительной простотой основных продуктов радиолиза, сделали его одним из наиболее изученных объектов радиационно-химических исследований. Основное внимание уделяется установлению связей между элементарными физическими и химическими процессами радиолиза и радиационно-химическими выходами продуктов. Дан обзор накопленных экспериментальных результатов, полученных при облучении циклогексана как без добавок, так и в их присутствии, и указаны возможные пути объяснения этих результатов. Радиолиз чистого жидкого циклогексана, влияние температуры и агрегатного состояния на радиолиз связываются с реакциями электронов и ионов в облученном углеводороде. Радиолиз смесей циклогексана с насыщенными углеводородами, циклогексана при наличии галогенсодержащих молекул, растворов циклогексена и бензола в циклогексане разобраны с точки зрения вероятных элементарных реакций (гл. 4). [c.6]

Основная задача физической химии — исследовать законы химических процессов во времени и предел, до которого в данных условиях процесс может быть реализован (законы химического равновесия). Закономерности химических реакций познаются на основе изучения конкретных актов взаимодействия отдельных молекул (атомов, ионов) между собой, а также с элементарными частицами и с излучением. Поэтому физическая химия широко рассматривает строение молекул и свойства химических соединений в исследуемых системах. [c.4]

Данное учебное пособие вполне может заменить широко известный, но, к сожалению, устаревший учебник Н.Л. Глинки Общая химия". В книге приведены современные сведения о строении атомов, молекул, кристаллических тел, жидкостей, комплексов, природе химической связи и рассмотрены общие закономерности протекания химических процессов, свойства элементов и их соединений. Дан обширный материал по химии элементов, предназначенный для углубленного изучения и справок. Приведены таблицы, необходимые для элементарных термодинамических расчетов в области неорганической химии. По сравнению с первым изданием (1-е изд. — 1981 г.) в книгу внесены дополнения, учитывающие изменения, происшедшие в науке и методике преподавания. [c.39]

КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКАЯ (от греч bnetikos-движущий), раздел физ химии, изучающий хим р-цию как процесс, протекающий во времени, механизм этого процесса, его зависимость от условий осуществления К х устанавливает временные закономерности протекания хим р-ций, связь между скоростью р-цин и условиями ее проведения, выявляет факторы, влияющие на скорость и направление хим р-ций Изучить механизм сложною хим процесса - означает выясш1ть, из каких элементарных стадий он состоит и каким образом элементарные стадии связаны друг с другом, какие образуются промежут продукты и т п Теоретич К х занимается построением мат моделей сложных хим процессов, анализом этих моделей в сопоставлении с эксперим данными Важной задачей К х является изучение элементарных р-ций с участием активных частиц своб атомов и радикалов, ионов н ион радикалов, возбужденных молекул и др Используя результаты кинетич исследований и изучения строения молекул и хим связи, К х устанавливает связь между строением молекул реагентов и их реакц способностью Динамика элементарного акта изучает теоретич и эксперимент методами элементарный акт чим р-ции и предшествующие ему механизмы возбуждения реагирующих частиц Кинетич исследования входят как важная составная часть во многие самостоят разделы химии, такне, как катализ, фотохимия, плазмохимия, радиационная химия, электрохимия и др. В своих методах исследования и теоретич обобщениях К х использует достижения математики, кибернетики, атомной и мол физики, квантовой химии, спектроскопии, аналит химии Кинетич данные и теоретич. концепции К х используются при создании экологич моделей атмосферы и гидросферы, при анализе процессов, происходящих в космосе [c.381]

Для последних двух десятилетий характерно также чрезвычайно плодотворное проникновение в химию различных физических методов исследования. Применение рентгеновских лучей и электронов к исследованию строения кристаллов и жидких тел, исследование дипольных моментов молекул различных химических соединений, исследование инфракрасных и ультрафиолетовых спектров, широкое изучение спектров комбинационного рассеяния молекул, применение для изучения механизма различных химических процессов радиоактивных и нерадиоактивных изотопов, получившее название метода меченых атомов , и ряд других точных физических методов весьма сильно обогатили химию детальными сведениями о строении и свойствах микрочастиц, осуществляющих элементарные акты физико-химических превращений, т. е. атомов и молекул. [c.5]

Важнейшей задачей современной химической кинетики является исследование элементарных стадий, определяющих механизм сложных химических реакций. Решению этой чрезвынайно сложной задачи посвящена значительная часть 50-летней научной дея-тельностн академика Виктора Николаевича Кондратьева. Его работы в области строения молекул, их взаимодействия со светом, диссоциативной ионизации, созданные им методы линейчатого поглощения и калориметрического зонда явились основополагающими для развития количественных исследований элементарных химических процессов. Исследования В. Н. Кондратьева и его учеников, посвященные механизму горения, экспериментальной проверке теории разветвления цепных реакций, и многие другие служат образцом изучения элементарных стадий сложных процессов. Являясь председателем Научного совета по химической кинетике и строению АН СССР и членом ряда международных научных организаций, В. Н. Кондратьев ведет большую научно-организационную работу, направленную на развитие кинетических исследований и систематизацию констант скоростей элементарных процессов. [c.3]

С помощью ЛИФ-детектирования показано, что радикалы FJ имеют статистичеокие распределения по вращательным и колебательным степеням свободы при числе Маха, составляющем 3. Вращательная температура изменяется от 450 К при мал0 м расстоянии инжектор — сопло до 300 К при увеличении этого расстояния. Следует отметить, что образующиеся богатые энергией радикалы сильно охлаждаются как в столкновениях с молекулами в реакторе, так и при расширении газа из сопла и их внутреннее состояние может контролироваться геометрией источника, которую необходимо подбирать, учитывая толь ко энергетическое состояние и строение образующегося радикала. В этом плане химические источники являются очень гибким средством генерирования пучка. Основной проблемой при этом является выбор элементарных химических процессов, способных генерировать радикалы с достаточной скоростью и в необходимом диапазоне начальных состояний. Так, например, источниками радикалов SH могут служить две реакции — рассмотренный выше процесс [c.158]

Воззрения Косселя, сыгравшие большую положительную роль в начальной стадии развития учения о химической связи с точки зрения строения атома, имеют сейчас ограниченное применение. Далеко не всегда выполняется условие образования устойчивой восьмиэлектронной конфигурации атома благородных газов. Большое число образующихся в Процессе реакции ионов имеют на внешнем уровне 8+я, 18 и 18+п электронов. Например, двухзарядный положительный ион цинка имеет конфигурацию 2) 8) 18, а аналогичный по заряду ион марганца 2) 8) 5) и т. п. С помощью теории Косселя нельзя объяснить механизм возникновения молекул элементарных веществ (На, Оз, С1з и др.) и молекул, образующихся из атомов, близких по своим свойствам (С1Рз, зО и др.). [c.119]

Переходя к третьему члену каталитической триады — электрону, нужно сказать, что он по самому своему характеру является наиболее ункверсалыным членом триады, поскольку все атомы содержат электроны и химические процессы связаны, как правило, с перераспределением, электронов. Однако в то время, как представления об атомной природе активных центров и о роли кристаллической решетки позволяют производить определенну дифференциацию центров пб их строению и говорить о количественной характеристике их активности,, электронные представления в катализе еще не достигли этого уровня. Поэтому было бы опережением событий признать существование электронной теории активных центров. Что касается электронной теории элементарных актов, то она самым тесным образом связана с электронным строением активного центра. Если этот элементарный акт представляет электронный процесс, не выходящий за пределы активного центра и адсорбированной на нем молекулы, т. е. процесс, не сЕЯзанный с уровнями проводимости кристалла, то подобная электроника по существу мало отличается от механизма обычного химического акта. [c.195]

В свое время, как известно, предполагалось, что химические превращения сводятся к непосредственному взаимодействию молекул. Одним пз основных достижений химической кинетики XX в. является открытие того, что огромное большинство химических процессов — это сложные многоактные превращения, в которых решающую роль играют весьма реакционноспособныв короткоживущие промежуточные продукты, особенно свободные радикалы , ионы и комплексы. Эти активные центры создаются из молекул, и их образование и дальнейшее поведение теснейшим образом связаны со строением реагирующих молекул. Отсюда ясно, что теория строения сохраняет свое фундаментальное зна- чение и для сложных химических процессов, причем ) 5 дной пз ее важнейших задач становится определение С состава и строения этих активных частиц и изучение элементарных актов их взаимодействия с молекулами расходных веществ. [c.17]

Многоэлектронные волны, столь часто встречающиеся в органической полярографии, несомненно отражают сложные процессы, включающие ряд электродных и химических стадий. При этом Ей, часто относится к одной элементарной потенциалопределяющей стадии, в результате которой возникают частицы, восстанавливающиеся при менее отрицательном потенциале, но не всегда ясно, что это за стадия. Поэтому одна из актуальных задач органической полярографии состоит в изучении элементарных стадий процесса, что в ряде случаев может быть достигнуто применением непротогенных (диметилформамид, ацетонитрил) [4, 5] или смешанных растворителей либо добавкой поверхностно-активных веществ, тормозящих последующие необратимые акты перехода эле-ктрона или замедляющих скорость протонизации [6, 7]. Для теоретической органической химии несомненно более желательно изучение элементарных стадий, чем изучение сложных процессов, хотя и последнее может привести к полезным выводам о строении и реакционной способности молекул. [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология