Скорость химических реакций.
Теоретическое введение:
Скорость химических реакций.
Химическая кинетика-это учение о скорости протекания химических реакций, их механизме и влиянии различных факторов (концентрации реагирующих веществ, температуры, катализаторов) на скорость реакций. Для газов скорость реакции зависит и от давления, т.к. в этом случае с изменением давления изменяется концентрация реагентов.
Скорость реакции измеряют изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Средняя скорость вычисляется по формуле: Vcp=(C1-C2)/t, где С1-начальная концентрация вещества, С2-его концентрация через промежуток времени t.
Закон действующих масс.
Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ выражена в законе действия масс: скорость химических реакций прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
mA + nB = pC + qD; v = K[A]m[B]n, где [А] и [В] – концентрации веществ, m и n- стехиометрические коэффициенты, К-константа скорости.
Этот закон применим к гомогенным реакциям, т.е. к реакциям, протекающим в пределах одной фазы, где между реагирующими веществами нет поверхности раздела.
Если в реакции участвуют две или три фазы, то система будет гетерогенной.
Поскольку твердое вещество реагирует только с поверхности, скорость реакции не зависит от объемной концентрации, но чем больше измельчено вещество, чем больше его поверхность, тем быстрее проходит реакция.
Правило Вант-Гоффа.
При повышении температуры скорость реакции увеличивается:
V1=V2* ﻻ((T1-T2)/10)
Уравнение Аррениуса.
При концентрациях реагирующих веществ, равных еденице, зависимость скорости реакции от температуры может быть записана уравнением Аррениуса:
V=V0*e(-E/(R*T)) , где V –скорость реакции; e –основание натурального логарифма; Е- энергия активации реакции; R- универсальная газовая постоянная, Т-температура по Кельвину, V0- скорость при Т= ∞
E = -R*(∆lnV/∆(1/T))
Опыт №1:
Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость химической реакции.
Взять три сухие конические микропробирки. Внести в первую–4, во вторую-8, в третью-12 капель 1н. раствора тиосульфата натрия. Для получения равных объемов во всех пробирках добавить в первую -8, во вторую -4 капли дистиллированной воды. В третью пробирку воды не добавлять. Таким образом, в пробирках получатся разные концентрации тиосульфата натрия. Условно их обозначим: С-первая пробирка, 2С- вторая пробирка, 3С третья пробирка.
Добавить в первую пробирку одну каплю 2н. серной кислоты и начать отсчет времени от момента добавления кислоты до появления в растворе заметной опалесценции, вызванной помутнением раствора в связи с выделением серы:
Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + S↓ + SO2 + H2O.
Аналогичные опыты проделать со второй и третьей пробирками. Данные опыта занести в таблицу.
Рассчитать скорость реакции в условных единицах во всех трех случаях. Начертить график зависимости скорости реакции от концентрации реагирующих веществ. На оси абсцисс отложить относительные концентрации тиосульфата натрия, на оси ординат – соответствующие скорости реакции. Сделать выводы.
Выполнение работы:
| Опыт | Число капель раствора Na2S2O3 | Число капель Н2О | Число капель H2SO4 | Общий объем раствора | Относи- тельная концен- трация H2S2O3 | Время течения реакции t,c | Скорость реакции в условных единицах |
| 1 | 4 | 8 | 1 | 13 | С | 24 | 0,042 |
| 2 | 8 | 4 | 1 | 13 | 2С | 14 | 0,07 |
| 3 | 12 | - | 1 | 13 | 3С | 8 | 0,125 |
V=1/t
V1 = 1/24 = 0,04
V2 = 1/14 = 0,07
V3 = 1/8 = 0,125
Вывод: в ходе данной лабораторной работы мы ознакомились с влиянием концентрации веществ на скорость химической реакции. Чем выше концентрация исходных веществ, тем больше скорость реакции, данную зависимость можно наблюдать на построенном графике.
