מקדם טמפרטורה של קצב תגובה. מקדם טמפרטורה של קצב תגובה כימית (כלל ואן-הוף)

משימה מס' 1. אינטראקציה עם חמצן חופשי מובילה ליצירת חנקן דו-חמצני רעיל ביותר / /, אם כי תגובה זו מתרחשת באיטיות בתנאים פיזיולוגיים ובריכוזים נמוכים אינה משחקת תפקיד משמעותי בנזק לתאים רעילים, אך עם זאת, ההשפעות הפתוגניות מתגברות בחדות עם היפר ייצור שלו. קבע כמה פעמים קצב האינטראקציה של תחמוצת החנקן (II) עם החמצן עולה כאשר הלחץ בתערובת הגזים הראשוניים מוכפל, אם קצב התגובה מתואר על ידי המשוואה ?

פִּתָרוֹן.

1. הכפלת הלחץ שווה ערך להכפלת הריכוז ( עם) ו . לפיכך, שיעורי האינטראקציה התואמים ויקבלו, בהתאם לחוק הפעולה ההמונית, את הביטויים: ו

תשובה. קצב התגובה יגדל פי 8.

משימה מס' 2. מאמינים שריכוז הכלור (גז ירקרק בעל ריח חריף) באוויר מעל 25 ppm מסוכן לחיים ולבריאות, אך ישנן עדויות לכך שאם החולה החלים מהרעלה חריפה חריפה בגז זה, אז לא נצפו השפעות שיוריות. קבע כיצד ישתנה קצב התגובה: , המשך בשלב הגז, אם גדל בפקטור 3: ריכוז , ריכוז , 3) ​​לחץ //?

פִּתָרוֹן.

1. אם נסמן את הריכוזים ובהתאמה דרך ו, אזי הביטוי לקצב התגובה יקבל את הצורה: .

2. לאחר הגדלת הריכוזים בפקטור 3, הם יהיו שווים עבור ועבור . לכן, הביטוי עבור קצב התגובה יתבצע בצורה: 1) 2)

3. עלייה בלחץ מעלה את ריכוז המגיבים הגזים באותה כמות, לפיכך

4. העלייה בקצב התגובה ביחס לראשוני נקבעת לפי היחס, בהתאמה: 1) , 2) , 3) .

תשובה. קצב התגובה יגדל: 1), 2), 3) פעמים.

משימה מס' 3. כיצד משתנה קצב האינטראקציה של חומרי המוצא עם שינוי בטמפרטורה מ-לאם מקדם הטמפרטורה של התגובה הוא 2.5?

פִּתָרוֹן.

1. מקדם טמפרטורהמראה כיצד קצב התגובה משתנה עם שינוי בטמפרטורה עבור כל (כלל ואן-הוף): .

2. אם השינוי בטמפרטורה הוא: , אז בהתחשב בעובדה ש , נקבל: . מכאן, .

3. לפי טבלת האנטילוגריתמים, אנו מוצאים: .

תשובה. עם שינוי בטמפרטורה (כלומר עם עלייה), המהירות תגדל פי 67.7.

משימה מס' 4. חשב את מקדם הטמפרטורה של קצב התגובה, בידיעה שככל שהטמפרטורה עולה, הקצב גדל בפקטור של 128.

פִּתָרוֹן.

1. התלות של קצב התגובה הכימית בטמפרטורה מתבטאת על ידי כלל האצבע של ואן הוף:

.פתרון המשוואה עבור , נמצא: , . לכן, =2

תשובה. =2.

משימה מספר 5. עבור אחת התגובות, נקבעו שני קבועי קצב: ב-0.00670 וב-0.06857. קבע את קבוע הקצב של אותה תגובה ב.

פִּתָרוֹן.

1. בהתבסס על שני ערכים של קבועי קצב התגובה, באמצעות משוואת Arrhenius, אנו קובעים את אנרגיית ההפעלה של התגובה: . למקרה זה: מכאן: J/mol.

2. חשב את קבוע קצב התגובה ב , תוך שימוש בקבוע הקצב ב ובמשוואת Arrhenius בחישובים: . למקרה זה: ובהינתן כי: , אנחנו מקבלים: . לָכֵן,

תשובה.

חישוב קבוע שיווי המשקל הכימי וקביעת כיוון הסטת שיווי המשקל לפי עקרון Le Chatelier .

משימה מספר 6.פחמן דו חמצני / / בניגוד לפחמן חד חמצני / / אינו מפר את התפקודים הפיזיולוגיים ואת השלמות האנטומית של אורגניזם חי והשפעתם המחניקה נובעת רק מנוכחות בריכוז גבוה וירידה באחוז החמצן באוויר הנשאף. למה שווה קבוע שיווי משקל תגובה / /: בטמפרטורה המתבטאת במונחים של: א) לחצים חלקיים של המגיבים; ב) הריכוזים המולאריים שלהם, בידיעה שהרכב תערובת שיווי המשקל מתבטא בשברי נפח: , ו , והלחץ הכולל במערכת הוא Pa?

פִּתָרוֹן.

1. הלחץ החלקי של גז שווה ללחץ הכולל כפול חלקיק הנפח של הגז בתערובת, כך:

2. החלפת ערכים אלו בביטוי עבור קבוע שיווי המשקל, נקבל:

3. הקשר בין לבין נקבע על בסיס משוואת מנדלייב קלפיירון לגזים אידיאליים ומתבטא על ידי השוויון: , היכן הוא ההבדל בין מספר המולות של תוצרי תגובה גזית לחומרים התחלתיים גזים. לתגובה זו: לאחר מכן: .

תשובה. אבא. .

משימה מספר 7.לאיזה כיוון ישתנה שיווי המשקל בתגובות הבאות:

3. ;

א) עם עלייה בטמפרטורה, ב) עם ירידה בלחץ, ג) עם עלייה בריכוז המימן?

פִּתָרוֹן.

1. שיווי המשקל הכימי במערכת נוצר עם קביעות של פרמטרים חיצוניים (וכו'). אם הפרמטרים הללו משתנים, אזי המערכת עוזבת את מצב שיווי המשקל והתגובה הישירה (ימינה) או הפוכה (לשמאלה) מתחילה לנצח. השפעתם של גורמים שונים על שינוי שיווי המשקל באה לידי ביטוי בעקרון של Le Chatelier.

2. שקול את ההשפעה על התגובות לעיל של כל 3 הגורמים המשפיעים על שיווי המשקל הכימי.

א) עם עלייה בטמפרטורה, שיווי המשקל עובר לכיוון תגובה אנדותרמית, כלומר. תגובה המתרחשת עם ספיגת חום. התגובה הראשונה והשלישית הן אקסותרמיות / /, לכן, עם עלייה בטמפרטורה, שיווי המשקל יעבור לכיוון התגובה ההפוכה, ובתגובה השנייה / / - לכיוון התגובה הישירה.

ב) כאשר הלחץ יורד, שיווי המשקל עובר לכיוון עלייה במספר מולות הגזים, כלומר. לכיוון לחץ גבוה יותר. בתגובה הראשונה והשלישית, בצד שמאל וימין של המשוואה יהיה אותו מספר מולים של גזים (2-2 ו-1-1, בהתאמה). אז השינוי בלחץ לא יגרוםשינויי שיווי משקל במערכת. בתגובה השנייה, יש 4 מולים של גזים בצד שמאל, ו-2 מולים בצד ימין, לכן, ככל שהלחץ יורד, שיווי המשקל יעבור לכיוון התגובה ההפוכה.

v) עם עלייה בריכוז מרכיבי התגובה, שיווי המשקל עובר לכיוון הצריכה שלהם.בתגובה הראשונה מימן נמצא במוצרים, והגדלת ריכוזו תגביר את התגובה ההפוכה, שבמהלכה הוא נצרך. בתגובה השנייה והשלישית, מימן הוא אחד החומרים הראשוניים, לכן, עלייה בריכוזו מסיטה את שיווי המשקל לעבר התגובה המתמשכת עם צריכת המימן.

תשובה.

א) עם עלייה בטמפרטורה בתגובות 1 ו-3, שיווי המשקל יועבר שמאלה, ובתגובה 2 - ימינה.

ב) תגובות 1 ו-3 לא יושפעו מירידה בלחץ, ובתגובה 2 שיווי המשקל יוסט שמאלה.

ג) עלייה בטמפרטורה בתגובות 2 ו-3 תגרור הסטת שיווי משקל ימינה, ובתגובה 1 שמאלה.

1.2. משימות מצב №№ מ-7 עד 21לאיחוד החומר (ביצוע במחברת הפרוטוקול).

משימה מספר 8.כיצד ישתנה קצב חמצון הגלוקוז בגוף עם ירידה בטמפרטורה מ-לאם מקדם הטמפרטורה של קצב התגובה הוא 4?

משימה מספר 9.באמצעות כלל ואן הוף המשוער, חשב כמה צריך להעלות את הטמפרטורה כדי שקצב התגובה יגדל פי 80? קח את מקדם הטמפרטורה של המהירות שווה ל-3.

משימה מספר 10.כדי להפסיק למעשה את התגובה, נעשה שימוש בקירור מהיר של תערובת התגובה ("הקפאת התגובה"). קבע כמה פעמים ישתנה קצב התגובה כאשר תערובת התגובה תתקרר מ-40 ל-, אם מקדם הטמפרטורה של התגובה הוא 2.7.

משימה מספר 11.לאיזוטופ המשמש לטיפול בגידולים מסוימים יש זמן מחצית חיים של 8.1 ימים. לאחר איזו שעה תפחת תכולת היוד הרדיואקטיבי בגוף החולה פי 5?

משימה מספר 12.הידרוליזה של הורמון סינתטי כלשהו (פרמצבטי) היא תגובה מסדר ראשון עם קבוע קצב של 0.25 (). כיצד ישתנה ריכוז הורמון זה לאחר חודשיים?

משימה מספר 13.זמן מחצית החיים של רדיואקטיבי הוא 5600 שנים. באורגניזם חי נשמרת כמות קבועה עקב חילוף החומרים. בשרידי ממותה, התוכן היה מהמקור. מתי חיה הממותה?

משימה מספר 14.זמן מחצית החיים של קוטל החרקים (חומר הדברה המשמש להדברת חרקים) הוא 6 חודשים. כמות מסוימת ממנו נכנסה למאגר, שם נקבע הריכוז מול/ליטר. כמה זמן לוקח לריכוז קוטלי החרקים לרדת לרמת מול/ליטר?

משימה מספר 15.שומנים ופחמימות מתחמצנים בקצב ניכר בטמפרטורה של 450 - 500 מעלות, ובאורגניזמים חיים - בטמפרטורה של 36 - 40 מעלות. מה הסיבה לירידה החדה בטמפרטורה הנדרשת לחמצון?

משימה מספר 16.מי חמצן מתפרק בתמיסות מימיות לחמצן ומים. התגובה מואצת הן על ידי זרז אנאורגני (יון) והן על ידי זרז ביו-אורגני (אנזים קטלאז). אנרגיית ההפעלה של התגובה בהיעדר זרז היא 75.4 קילו ג'ל/מול. היון מפחית אותו ל-42 קילו ג'ל/מול, והאנזים קטלאז מפחית אותו ל-2 קילו ג'ל/מול. חשב את היחס בין קצבי התגובה בהיעדר זרז במקרים של נוכחות וקטלאז. איזו מסקנה ניתן להסיק לגבי פעילות האנזים? התגובה ממשיכה בטמפרטורה של 27 מעלות צלזיוס.

משימה מספר 17קבוע קצב הפירוק של פניצילין במכשיר קשר J/mol.

1.3. שאלות בקרה

1. הסבירו מה משמעות המונחים: קצב תגובה, קבוע קצב?

2. כיצד מתבטא הקצב הממוצע והאמיתי של תגובות כימיות?

3. למה הגיוני לדבר על קצב התגובות הכימיות רק לרגע נתון בזמן?

4. נסח את ההגדרה של תגובות הפיכות ובלתי הפיכות.

5. הגדירו את חוק הפעולה ההמונית. האם המשוואה המבטאת חוק זה משקפת את התלות של קצב התגובה באופי המגיבים?

6. כיצד קצב התגובה תלוי בטמפרטורה? מהי אנרגיית ההפעלה? מהן מולקולות פעילות?

7. אילו גורמים קובעים את קצב תגובה הומוגנית והטרוגנית? תן דוגמאות.

8. מה הסדר והמולקולריות של תגובות כימיות? באילו מקרים הם לא תואמים?

9. אילו חומרים נקראים זרזים? מהו מנגנון האצת הפעולה של זרז?

10. מהו המושג "הרעלת זרז"? אילו חומרים נקראים מעכבים?

11. מה נקרא שיווי משקל כימי? למה זה נקרא דינמי? אילו ריכוזים של מגיבים נקראים שיווי משקל?

12. מה נקרא קבוע שיווי המשקל הכימי? האם זה תלוי באופי החומרים המגיבים, ריכוזם, הטמפרטורה, הלחץ שלהם? מהן התכונות של הסימון המתמטי עבור קבוע שיווי המשקל במערכות הטרוגניות?

13. מהי הפרמקוקינטיקה של תרופות?

14. התהליכים המתרחשים עם התרופה בגוף מאופיינים מבחינה כמותית במספר פרמטרים פרמקוקינטיים. תן את העיקריים שבהם.

משיקולים איכותיים, ברור שקצב התגובות צריך לעלות עם עליית הטמפרטורה, שכן במקרה זה, האנרגיה של החלקיקים המתנגשים עולה והסבירות שתתרחש טרנספורמציה כימית במהלך ההתנגשות עולה. לתיאור כמותי של השפעות טמפרטורה בקינטיקה כימית, נעשה שימוש בשני קשרים בסיסיים - חוק ואן הוף ומשוואת ארניוס.

הכלל של ואן הוףטמון בעובדה שכאשר מחומם ב-10 מעלות צלזיוס, קצב רוב התגובות הכימיות עולה פי 2-4. מבחינה מתמטית, זה אומר שקצב התגובה תלוי בטמפרטורה באופן חוק הכוח:

, (4.1)

היכן הוא מקדם הטמפרטורה של המהירות (= 24). הכלל של Van't Hoff הוא גס מאוד והוא ישים רק בטווח טמפרטורות מוגבל מאוד.

הרבה יותר מדויק הוא משוואת ארניוסמתאר את תלות הטמפרטורה של קבוע הקצב:

, (4.2)

איפה ר- קבוע גז אוניברסלי; א- גורם פרה-אקספוננציאלי, שאינו תלוי בטמפרטורה, אלא נקבע רק לפי סוג התגובה; E א - אנרגיית הפעלה, שניתן לאפיין כאנרגיית סף כלשהי: באופן גס, אם האנרגיה של חלקיקים מתנגשים קטנה מ- E א, אז התגובה לא תתרחש במהלך ההתנגשות אם האנרגיה עולה E א, התגובה תתרחש. אנרגיית ההפעלה אינה תלויה בטמפרטורה.

תלות גרפית ק(ט) כדלהלן:

בטמפרטורות נמוכות, תגובות כימיות כמעט אינן מתרחשות: ק(ט) 0. בטמפרטורות גבוהות מאוד, קבוע הקצב נוטה לערך הגבול: ק(ט)א. זה תואם את העובדה שכל המולקולות פעילות כימית וכל התנגשות מובילה לתגובה.

ניתן לקבוע את אנרגיית ההפעלה על ידי מדידת קבוע הקצב בשתי טמפרטורות. משוואה (4.2) מרמזת:

. (4.3)

ליתר דיוק, אנרגיית ההפעלה נקבעת מערכי קבוע הקצב במספר טמפרטורות. לשם כך, משוואת Arrhenius (4.2) נכתבת בצורה לוגריתמית

וכתוב את נתוני הניסוי בקואורדינטות ln ק - 1/ט. הטנגנס של השיפוע של הקו הישר שנוצר הוא - E א / ר.

עבור חלק מהתגובות, הגורם הפרה-אקספוננציאלי תלוי רק במעט בטמפרטורה. במקרה זה, מה שנקרא אנרגיית הפעלה ניסיונית:

. (4.4)

אם הגורם הפרה-אקספוננציאלי קבוע, אנרגיית ההפעלה הניסיונית שווה לאנרגיית ההפעלה של Arrhenius: האופ = E א.

דוגמה 4-1. באמצעות משוואת Arrhenius, העריכו באילו טמפרטורות ואנרגיות הפעלה חוקי ואן הוף תקפים.

פִּתָרוֹן. הבה נציג את כלל ואן הוף (4.1) כתלות בחוק הכוח של קבוע הקצב:

,

איפה ב- ערך קבוע. הבה נשווה את הביטוי הזה עם משוואת Arrhenius (4.2), ניקח את הערך ~ ה = 2.718:

.

בואו ניקח את הלוגריתם הטבעי של שני החלקים של השוויון המשוער הזה:

.

אם נבדלים את הקשר המתקבל ביחס לטמפרטורה, אנו מוצאים את הקשר הרצוי בין אנרגיית ההפעלה לטמפרטורה:

אם אנרגיית ההפעלה והטמפרטורה עומדות בקירוב ביחס זה, אזי ניתן להשתמש בכלל הוואן'הוף כדי להעריך את השפעת הטמפרטורה על קצב התגובה.

דוגמה 4-2. תגובת הסדר הראשון ב-70°C הושלמה ב-40% תוך 60 דקות. באיזו טמפרטורה התגובה תושלם ב-80% תוך 120 דקות אם אנרגיית ההפעלה היא 60 קילו ג'ל/מול?

פִּתָרוֹן. עבור תגובה מסדר ראשון, קבוע הקצב מבוטא במונחים של מידת ההמרה באופן הבא:

,

כאשר a = איקס/א- מידת הטרנספורמציה. אנו כותבים את המשוואה הזו בשתי טמפרטורות, תוך התחשבות במשוואת Arrhenius:

איפה E א= 60 קילו ג'ל/מול, ט 1 = 343K, ט 1 = 60 דקות, a 1 = 0.4, ט 2 = 120 דקות, a 2 = 0.8. חלקו משוואה אחת בשנייה וקחו את הלוגריתם:

החלפת הכמויות לעיל בביטוי זה, אנו מוצאים ט 2 \u003d 333 K \u003d 60 o C.

דוגמה 4-3. קצב ההידרוליזה החיידקית של שרירי הדגים מוכפל כאשר עוברים מטמפרטורה של -1.1 o C לטמפרטורה של +2.2 o C. הערך את אנרגיית ההפעלה של תגובה זו.

פִּתָרוֹן. העלייה בקצב ההידרוליזה פי 2 נובעת מהעלייה בקבוע הקצב: ק 2 = 2קאחד . ניתן לקבוע את אנרגיית ההפעלה ביחס לקבועי הקצב בשתי טמפרטורות מתוך משוואה (4.3) עם ט 1 = ט 1 + 273.15 = 272.05K ט 2 = ט 2 + 273.15 = 275.35K:

130800 J/mol = 130.8 קילו-J/mol.

4-1. בעזרת כלל ואן הוף, חשב באיזו טמפרטורה תסתיים התגובה לאחר 15 דקות, אם ב-20 מעלות צלזיוס זה לוקח שעתיים. מקדם הטמפרטורה של הקצב הוא 3. (תשובה)

4-2. זמן מחצית החיים של חומר ב-323 K הוא 100 דקות, וב-353 K הוא 15 דקות. קבע את מקדם הטמפרטורה של המהירות. (תשובה)

4-3. מה צריכה להיות אנרגיית ההפעלה כדי שקצב התגובה יגדל פי 3 עם עלייה בטמפרטורה ב-10 0 С a) ב-300 K; ב) ב-1000 K? (תשובה)

4-4. לתגובה מסדר ראשון יש אנרגיית הפעלה של 25 קק"ל/מול ופקטור פרה-אקספוננציאלי של 5. 10 13 שניות -1 . באיזו טמפרטורה יהיה זמן מחצית החיים של תגובה זו: א) 1 דקה; ב) 30 יום? (תשובה)

4-5. באיזה משני המקרים קבוע קצב התגובה גדל פעמים רבות יותר: בחימום מ-0°C ל-10oC או בחימום מ-10oC ל-20oC? נמק את תשובתך באמצעות משוואת Arrhenius. (תשובה)

4-6. אנרגיית ההפעלה של תגובה כלשהי גדולה פי 1.5 מאנרגיית ההפעלה של תגובה אחרת. כאשר מחומם מ ט 1 ל ט 2 קבוע הקצב של התגובה השנייה גדל ב אפַּעַם. כמה פעמים עלה קבוע הקצב של התגובה הראשונה בחימום מ ט 1 ל ט 2? (תשובה)

4-7. קבוע הקצב של תגובה מורכבת מתבטא במונחים של קבועי הקצב של השלבים היסודיים כדלקמן:

הביעו את אנרגיית ההפעלה ואת הגורם הפרה-אקספוננציאלי של תגובה מורכבת במונחים של הכמויות המתאימות הקשורות לשלבים היסודיים (תשובה)

4-8. בתגובה בלתי הפיכה מסדר 1 תוך 20 דקות ב-125 מעלות צלזיוס, מידת ההמרה של חומר המוצא הייתה 60%, וב-145 מעלות צלזיוס הושגה אותה דרגת המרה תוך 5.5 דקות. מצא את קבועי הקצב ואנרגיית ההפעלה של תגובה זו. (תשובה)

4-9. התגובה של הסדר הראשון בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס מסתיימת ב-30% תוך 30 דקות. באיזו טמפרטורה התגובה תושלם ב-60% תוך 40 דקות אם אנרגיית ההפעלה היא 30 קילו ג'ל/מול? (תשובה)

4-10. התגובה של הסדר הראשון בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס מסתיימת ב-70% תוך 15 דקות. באיזו טמפרטורה התגובה תושלם ב-50% תוך 15 דקות אם אנרגיית ההפעלה היא 50 קילו ג'ל/מול? (תשובה)

4-11. קבוע הקצב של התגובה מסדר ראשון הוא 4.02. 10 -4 s -1 ב-393 K ו-1.98 . 10 -3 s -1 ב-413 K. חשב את הגורם הפרה-אקספוננציאלי עבור תגובה זו. (תשובה)

4-12. עבור התגובה H 2 + I 2 2HI, קבוע הקצב בטמפרטורה של 683 K הוא 0.0659 ליטר / (מול דקה), ובטמפרטורה של 716 K - 0.375 ליטר / (מול דקה). מצא את אנרגיית ההפעלה של תגובה זו ואת קבוע הקצב בטמפרטורה של 700 K. (תשובה)

4-13. עבור התגובה 2N 2 O 2N 2 + O 2, קבוע הקצב בטמפרטורה של 986 K הוא 6.72 ליטר / (מול דקה), ובטמפרטורה של 1165 K - 977.0 ליטר / (מול דקה). מצא את אנרגיית ההפעלה של תגובה זו ואת קבוע הקצב בטמפרטורה של 1053.0 K. (תשובה)

4-14. יון טריכלורואצטט בממיסים מייננים המכילים H + מתפרק לפי המשוואה

H + + CCl 3 COO - CO 2 + CHCl 3

השלב הקובע את הקצב הוא הביקוע המונומולקולרי של הקשר C-C ביון הטריכלורואצטט. התגובה ממשיכה בסדר הראשון, ולקבועי הקצב יש את הערכים הבאים: ק= 3.11 . 10 -4 ש' -1 ב-90 o C, ק= 7.62. 10 -5 s -1 ב-80 o C. חשב א) אנרגיית הפעלה, ב) קבוע קצב ב-60 o C. (תשובה)

4-15. עבור התגובה CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH * CH 3 COONa + C 2 H 5 OH, קבוע הקצב בטמפרטורה של 282.6 K הוא 2.307 ליטר / (מול דקה), ובטמפרטורה של 318.1 K - 21.65 l /(מול. דקות). מצא את אנרגיית ההפעלה של תגובה זו ואת קבוע הקצב בטמפרטורה של 343 K. (תשובה)

4-16. עבור התגובה C 12 H 22 O 11 + H 2 OC 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6, קבוע הקצב בטמפרטורה של 298.2 K הוא 0.765 ליטר / (מול דקה), ובטמפרטורה של 328.2 K - 35.5 ליטר/(מול דקה). מצא את אנרגיית ההפעלה של תגובה זו ואת קבוע הקצב בטמפרטורה של 313.2 K. (תשובה)

4-17. החומר מתפרק בשני נתיבים מקבילים עם קבועי קצב ק 1 ו ק 2. מה ההבדל בין אנרגיות ההפעלה של שתי התגובות הללו, אם ב-10 מעלות צלזיוס ק 1 /ק 2 = 10, וב-40 מעלות צלזיוס ק 1 /ק 2 = 0.1? (תשובה)

4-18. בשתי תגובות באותו סדר, ההבדל באנרגיות ההפעלה הוא ה 2 - ה 1 = 40 קילו ג'ל/מול. בטמפרטורה של 293 K, היחס בין קבועי הקצב הוא ק 1 /ק 2 \u003d 2. באיזו טמפרטורה יהיו קבועי הקצב שווים? (תשובה)

4-19. פירוק חומצה דיקרבוקסילית אצטון בתמיסה מימית היא תגובה מסדר ראשון. קבועי הקצב של תגובה זו נמדדו בטמפרטורות שונות:

חשב את אנרגיית ההפעלה ואת הגורם הפרה-אקספוננציאלי. מהו זמן מחצית החיים ב-25 מעלות צלזיוס?

הכלל של ואן הוף:

כאשר הטמפרטורה עולה ב-10 מעלות, קצב תגובה כימית הומוגנית עולה פי 2-4.

כאשר V2 הוא קצב התגובה בטמפרטורה T2, V1 הוא קצב התגובה בטמפרטורה T1, הוא מקדם הטמפרטורה של התגובה (אם הוא שווה ל-2, למשל, אז קצב התגובה יגדל פי 2 כאשר הטמפרטורה תעלה ב-10 מעלות).

ממשוואת ואן הוף מקדם טמפרטורהמחושב לפי הנוסחה:

התיאוריה של התנגשויות אקטיביות מכללה את הסדירות התלות של מהירות chem.r-ובטמפרטורה:

1. לא כל המולקולות יכולות להגיב, אלא רק אלו שנמצאות במצב פעיל מיוחד

2. הפעלה של מולקולה מתרחשת כתוצאה מהתנגשות ביו-מולקולרית.

3. כאשר חלקיקים בעלי אותה כמות אנרגיה מתנגשים, היא מתפזרת מחדש, וכתוצאה מכך האנרגיה של אחת המולקולות מגיעה לערך המתאים לאנרגיית ההפעלה.

4. השפעת הטמפרטורה על קצב התגובה: שינוי בשיווי המשקל בין מולקולות רגילות לפעילות לקראת עלייה בריכוז הראשונה.

פרופיל אנרגיה של התגובה (עלילה של אנרגיה פוטנציאלית לעומת קואורדינטת תגובה)

אנרגיית הפעלה Ea- האנרגיה הנוספת המינימלית שיש להקנות למולקולה העולה על ערכה הממוצע על מנת ליצור כים. אינטראקציה.

משוואת ארניוסקובע את התלות של קבוע הקצב של תגובה כימית k בטמפרטורה T.

כאן A מאפיין את תדירות ההתנגשויות של מולקולות מגיבות, R הוא קבוע הגז האוניברסלי.

7. קטליזה. קטליזה הומוגנית והטרוגנית. תכונות של פעילות קטליטית של אנזימים. קָטָלִיזָה-שינוי בקצב התגובות הכימיות בנוכחות חומרים שלאחר השלמת התגובה נשארים ללא שינוי בצורה ובכמות. עלייה בקצב התגובה נקראת קטליזה חיובית, ירידה - קטליזה שלילית (או עיכוב). זרזיםשם חומרים הגורמים לקטליזה חיובית; חומרים שמאטים תגובות מעכבים. הבחנה בין קטליזה הומוגנית להטרוגנית.האצת תגובת חוסר הפרופורציה של מי חמצן בתמיסה מימית בנוכחות יוני דיכרומט היא דוגמה לזרז הומוגנית (הזרז יוצר פאזה אחת עם תערובת תגובה), ובנוכחות תחמוצת מנגן(IV) - דוגמה לקטליזה הטרוגנית (תמיסה מימית של מי חמצן היא שלב נוזלי, תחמוצת מנגן היא מוצק). זרזים של תגובות ביוכימיות הם בעלי אופי חלבוני ונקראים אנזימים. אנזימים שונים מזרזים קונבנציונליים במספר דרכים: 1) יש להם יעילות קטליטית גבוהה בהרבה; 2) ספציפיות גבוהה, כלומר. סלקטיביות של פעולה; 3) אנזימים רבים מציגים פעילות קטליטית ביחס למצע אחד בלבד; 4) אנזימים מראים יעילות מרבית רק ב מצבים קלים, מאופיין בטווח קטן של טמפרטורות וערכי pH. פעילות אנזים \u003d קצב תגובה מסדר אפס. 8. איזון כימי. הפיך ובלתי הפיך בכיוון התגובה. שיווי משקל כימי: מצב דינמי בו קצבי התגובות קדימה ואחורה שווים. קבוע שיווי משקל: בתנאים חיצוניים קבועים בשיווי משקל, היחס בין תוצר ריכוזי התוצר לתוצר ריכוזי המגיבים, תוך התחשבות בסטוכיומטריה, הוא ערך קבוע, בלתי תלוי בהרכב הכימי של המערכת. K c קשור לתקן גיבס E על ידי: העיקרון של לה שאטלייר:ההשפעה של גורם כלשהו (t, c, p) על מערכת שיווי המשקל מגרה את הסטת שיווי המשקל בכיוון כזה, מה שתורם לשיקום המאפיינים הראשוניים של המערכת. תנאי שיווי משקל תרמודינמיים: G 2 -G 1 \u003d 0S 2 -S 1 \u003d 0 p-tion הפיך:בתנאים אלה, זורם באופן ספונטני הן קדימה והן בכיוון ההפוך .תנאי ריצה: - משקעים מסיסים מעט - גז - חומר מתנתק נמוך (מים) - תרכובת מורכבת יציבה מחוז בלתי הפיך: בתנאים נתונים זורם בכיוון אחד. מיקומו של שיווי משקל כימי תלוי בפרמטרי התגובה הבאים: טמפרטורה, לחץ וריכוז. ההשפעה שיש לגורמים אלה על תגובה כימית נתונה לה דפוסים, שהובעו במונחים כלליים בשנת 1884 על ידי המדען הצרפתי Le Chatelier. הניסוח המודרני של העיקרון של Le Chatelier הוא כדלקמן:

9. תפקיד המים והפתרונות בחיים. תרמודינמיקה של פירוק.פִּתָרוֹןהיא מערכת הומוגנית של הרכב משתנה של שני חומרים או יותר במצב של שיווי משקל. מִיוּן: 1) לשקול(מערכת מפוזרת גסה): תרחיפים (מוצקים בנוזל) ואמולסיות (נוזל בנוזל) 2) קולואידים, סול(מערכות מפוזרות עדינות). הערך של פתרונות בחיים: תהליכים כימיים רבים מתרחשים רק אם החומרים המעורבים בהם נמצאים במצב מומס. הנוזלים הביולוגיים החשובים ביותר (דם, לימפה, שתן, רוק, זיעה) הם תמיסות של מלחים, חלבונים, פחמימות, שומנים במים. הטמעה של מזון קשורה למעבר של חומרים מזינים למצב מומס. תגובות ביוכימיות באורגניזמים חיים מתרחשות בתמיסות. נוזלים ביולוגיים מעורבים בהובלת חומרים מזינים (שומנים, חומצות אמינו, חמצן), תרופות לאיברים ורקמות, וכן בהפרשת מטבוליטים מהגוף. במדיה הנוזלית של הגוף, קביעות החומציות, ריכוז המלחים ו חומר אורגני(הומאוסטזיס בריכוז). הממס הנפוץ ביותר על הפלנטה שלנו הוא מים. תכונות מים: עולה על כל החומרים ביכולת החום שלו; התנהגות קירור חריגה - מים מתעבים, מתחילים לשקוע, ואז עולים (כל שאר החומרים שוקעים כשהם נדחסים); יכול סובלימציה (סובלימציה של מים) - סובלימציה (בתנאים מסוימים, קרח יכול להפוך לאדים מבלי להפוך תחילה למים נוזליים, כלומר ללא נמס); מים ממיסים את כל החומרים (השאלה היחידה היא כמה?); קבוע דיאלקטרי גבוה של מים (ערך המראה כמה פעמים כוח האינטראקציה בין שני מטענים בחומר נתון קטן מאשר בוואקום); טמפרטורה קריטית גבוהה; מים הם אמפוליט (לא חומצה, לא בסיסי); משתתף ביצירת מבנים פולימריים של הגוף (חלבון, שומנים ...); בסיס של הובלת ממברנה. תרמודינמיקה של פירוק: לפי החוק השני של התרמודינמיקה ב p, T=constחומרים יכולים להתמוסס באופן ספונטני בכל ממס אם כתוצאה מתהליך זה, אנרגיית הגיבס של המערכת יורדת, כלומר. . G=( H - T S)<0 . (ח- גורם אנטלפיה, T Sהוא גורם האנטרופיה של הפירוק). בעת המסת חומרים נוזליים ומוצקים ס>0. המסת גזים בנוזל ס<0. השינוי באנטלפיה הוא הסכום האלגברי של השינוי באנטלפיה H crכתוצאה מהרס סריג הגביש והשינוי באנתלפיה ה סולעקב פתרון על ידי חלקיקי ממס חסול = ח kr + Hסוֹל . בעת המסת גזים, האנתלפיה ח cr = 0, כי אין צורך להוציא אנרגיה כדי להרוס את סריג הגביש. במהלך הפירוק, הן האנטרופיה והן האנטלפיה יכולות להשתנות. 10 . פתרון אידיאלי- האנטלפיה של הערבוב היא 0 (תערובות הומוגניות של פחמימנים; פתרון היפותטי, שבו השוויון של כל הכוחות של אינטראקציה בין-מולקולרית.) קבוע מסיסות או PR- זהו תוצר של ריכוזי יונים של אלקטרוליט מסיס בקושי בתמיסה רוויה בטמפרטורה נתונה - ערך קבוע BaCO 3 \u003d Ba + CO 3, Ks \u003dתנאי פירוק ומשקעיםמשקעים והתמוססות - תגובות חליפין המתרחשות בתמיסת אלקטרוליט --- 1) האלקטרוליט ישקע אם תוצר ריכוז היונים שלו בתמיסה גדול מקובוע המסיסות c (Ba) * c (CO 3)> Kpr 2) המשקע שלו יתמוסס אם הכל להיפך 11. תכונות קוליגטיביות של תמיסות. תכונות קוליגטיביות של תמיסות- אלו הן תכונותיהם שבתנאים נתון מתבררות כשוות ובלתי תלויות בטבעו הכימי של החומר המומס; תכונות של פתרונות התלויות רק במספר היחידות הקינטיות ובתנועה התרמית שלהן. חוק ראול והשלכותיואדי בשיווי משקל עם נוזל נקרא רווי. הלחץ של אד כזה על ממס טהור (p0) נקרא לחץ או לחץ אדים רווי של ממס טהור. לחץ האדים של תמיסה המכילה מומס לא נדיף עומד ביחס ישר לשבריר השומה של הממס בתמיסה זו: p = p0 χr-lכאשר p הוא לחץ האדים מעל התמיסה, PA; p0 הוא לחץ האדים מעל הממס הטהור; -va, כאשר Δp הוא השינוי בפועל בלחץ בהשוואה לממס טהור; χv-va הוא חלק השוליים של חומר ב פִּתָרוֹן. מחוק ראול יש שניים השלכות. לפי אחד מהם, נקודת הרתיחה של התמיסה גבוהה מנקודת הרתיחה של הממס. זאת בשל העובדה שלחץ האדים הרווי של הממס מעל התמיסה הופך שווה ללחץ אטמוספרי (מצב רתיחה של נוזל) בטמפרטורה גבוהה יותר מאשר במקרה של ממס טהור. העלייה בנקודת הרתיחה Tboil פרופורציונלית למולאליות התמיסה:. Tkip = Ke cmכאשר Ke הוא קבוע הממס האבוליוסקופי, ס"מ הוא הריכוז המולי. לפי חקירה שנייהמחוק ראולט, טמפרטורת ההקפאה (התגבשות) של תמיסה נמוכה מטמפרטורת ההקפאה (התגבשות) של ממס טהור. זה נובע מלחץ האדים הנמוך יותר של הממס מעל התמיסה מאשר מעל הממס. הירידה בנקודת הקיפאון (התגבשות) Тzam היא פרופורציונלית למולאליות של התמיסה : צם = ק"ק ס"מכאשר Kk הוא הקבוע הקריוסקופי של התמיסה הורדת טמפרטורת ההתגבשות של תמיסות.מצבהתגבשות היא השוויון של לחץ האדים הרווי של הממס על פני התמיסה ללחץ האדים על הממס המוצק. מכיוון שלחץ האדים של ממס על תמיסה תמיד נמוך יותר מאשר על פני ממס טהור, שוויון זה תמיד יושג בטמפרטורה נמוכה מנקודת הקיפאון של הממס. אז, מי האוקיינוס ​​מתחילים לקפוא בטמפרטורה של בערך מינוס 2 מעלות צלזיוס. ההבדל בין טמפרטורת ההתגבשות של הממס לטמפרטורת תחילת ההתגבשות של התמיסה היא ירידה בטמפרטורת ההתגבשות. הגדלת נקודת הרתיחה של תמיסות נוזלרותח בטמפרטורה שבה לחץ אדי הרוויה הכולל הופך שווה ללחץ החיצוני. הלחץ של אדים רוויים על תמיסה בכל טמפרטורה יהיה פחות מאשר על ממס טהור, ושוויון ללחץ החיצוני שלו יושג בטמפרטורה גבוהה יותר. לפיכך, נקודת הרתיחה של תמיסה של חומר לא נדיף T תמיד גבוהה מנקודת הרתיחה של ממס טהור באותו לחץ T °. העלייה בנקודת הרתיחה של תמיסות מדוללות אינסופיות של חומרים לא נדיפים אינה תלוי באופי המומס והוא עומד ביחס ישר לריכוז המולרי של התמיסה. מעבר ספונטני של ממס דרך קרום חצי חדיר המפריד בין תמיסה לממס או שתי תמיסות בריכוז שונה של מומס נקרא סְפִיגָה.אוסמוזה נובעת מפיזור של מולקולות ממס דרך מחסום חדיר למחצה המאפשר רק מולקולות ממס לעבור דרכה. מולקולות ממס מתפזרות מממס לתמיסה או מתמיסה פחות מרוכזת למרוכזת יותר.אוסמוזה מאופיינת כמותית לחץ אוסמוטי, שווה לכוח ליחידת שטח פנים, ומאלץ את מולקולות הממס לחדור דרך מחיצה חדירה למחצה. זה שווה ללחץ של עמודת התמיסה באוסמומטר עם גובה h. בשיווי משקל, הלחץ החיצוני מאזן את הלחץ האוסמוטי. במקרה זה, שיעורי המעברים קדימה ואחורה של מולקולות דרך מחיצה חדירה למחצה הופכים להיות זהים. הלחץ האוסמוטי עולה עם הגדלת ריכוז המומסים והטמפרטורה. ואן הוףהציע כי עבור הלחץ האוסמוטי ניתן ליישם את משוואת המצב של גז אידיאלי: pV = nRT או p = (n/V) RT ומכאן p = עם RT, כאשר p הוא הלחץ האוסמוטי (kPa), c הוא הריכוז המולארי של התמיסה. הלחץ האוסמוטי עומד ביחס ישר לריכוז המולארי של המומס והטמפרטורה. אוסמוזה משחקת מאוד תפקיד חשוב בתהליכים ביולוגיים, הבטחת זרימת המים לתוך תאים ומבנים אחרים. פתרונות עם אותו לחץ אוסמוטי נקראים איזוטוני. אם הלחץ האוסמוטי גבוה מהתוך תאי, אז זה נקרא היפרטוני, אם הוא נמוך מהתוך תאי, זה נקרא היפוטוני. המקדם האיזוטוני (גם גורם ואן הוף; מסומן i) הוא פרמטר חסר מימד המאפיין את התנהגותו של חומר בתמיסה. זה שווה מספרית ליחס בין הערך של תכונה קוליגטיבית כלשהי של תמיסה של חומר נתון לבין הערך של אותה תכונה קוליגטיבית של לא-אלקטרוליט באותו ריכוז, עם פרמטרי מערכת אחרים ללא שינוי. איזוסמיה-קביעות יחסית של לחץ אוסמוטי במדיות נוזליות וברקמות הגוף, עקב שמירה על ריכוזי החומרים הכלולים בהם ברמה נתונה: אלקטרוליטים, חלבונים. זהו אחד הקבועים הפיזיולוגיים החשובים ביותר של הגוף, מסופק על ידי מנגנוני ויסות עצמי (Homeostasis). HEMOLYSIS- הרס של תאי דם אדומים, מלווה בשחרור המוגלובין מהם. סיבות פיזיותמתייחס לפעולה של טמפרטורות גבוהות ונמוכות, אולטרסאונד, לרעלים כימיים - המוליטיים, תרופות מסוימות וכו' המוליזה יכולה להתרחש במהלך עירוי של דם לא תואם, החדרת פתרונות היפוטוניים. פלסמוליזה- כאשר שמים תאים בתמיסה היפרטונית, מים מהתאים נכנסים לתמיסה מרוכזת יותר ונצפה קמטים של התאים.

יסודות התיאוריה של תמיסות אלקטרוליטים. אלקטרוליטים חזקים וחלשים. קבוע יינון של אלקטרוליט חלש. חוק הגידול של אוסטוולד. חוזק יוני של התמיסה. פעילות ומקדם פעילות של יונים. אלקטרוליטים בגוף, רוק כאלקטרוליט.

אלקטרוליטים- אלו חומרים בעלי קשרים קוולנטיים יוניים או מאוד קוטביים בתמיסות מימיות שעוברות ניתוק אלקטרוליטי, וכתוצאה מכך נוצרים קטיונים ואניונים.

אלקטרוליטים חזקים- חומרים המסוגלים להתנתק לחלוטין. אלה כוללים את רוב המלחים, כמו גם כמה חומרים בעלי מבנה מולקולרי (HCl).

אלקטרוליטים חלשיםמתנתקים במידה לא משמעותית, וצורתם השולטת היא מולקולרית (H2S, חומצות אורגניות).

מבחינה כמותית, היכולת של אלקטרוליט מולקולרי להתנתק נקבעת על ידי דרגת יינון (זה תלוי בריכוז האלקטרוליטים ):

כאשר Ntot הוא המספר הכולל של מולקולות בתמיסה; יינון N הוא מספר המולקולות המפורקות ליונים.

קבוע יינון:

כאשר [A], [B] הם יונים מתכלים

- חומר שלא התפרק ליונים.

חוק הדילול של אוסטוולד:

K= α 2 c/1- α ,

כאשר α היא מידת היינון

C - ריכוז מולארי

חוזק יוני של תמיסה:

I=0.5∑s i z i 2,

כאשר c i הוא הריכוז המולרי של היון בתמיסה, mol/l

z i הוא מטען היונים.

פעילות יוניםהוא הריכוז היעיל שלו.

פעילות קשורה לריכוז המולארי באופן הבא:

איפה f גורם פעילות

אלקטרוליטים בגוף: Na ו-Clלהשתתף בשמירה על איזון חומצה-בסיס, איזון אוסמוטי בגוף. סאממלא תפקיד חשוב בבניית רקמת העצם והשיניים, בוויסות חומציות הדם וקרישתו, בריגוש של רקמת השריר והעצבים. להוא ממוקם בעיקר בנוזלי גוף וברקמות רכות, שם הוא מרכיב הכרחי לשמירה על לחץ אוסמוטי וויסות ה-pH בדם. מ"גהוא קו-פקטור בתגובות אנזימטיות רבות, הכרחי בכל שלבי סינתזת החלבון. באורגניזמים חיים Feהוא יסוד קורט חשוב המזרז את תהליכי חילופי החמצן. שיתוףהוא חלק מויטמין B 12, מעורב בהמטופואזה, פונקציות מערכת עצביםוכבד, תגובות אנזימטיות. Znחיוני לחילוף החומרים של ויטמין E, מעורב בסינתזה של הורמונים אנבוליים שונים בגוף, כולל אינסולין, טסטוסטרון והורמון גדילה. מנמשפיע על גדילה, היווצרות דם ותפקוד הגונדאלי.

רוק כאלקטרוליטהיא סביבה ביוכימית מורכבת. מספר יוני H + ו-OH "קובע את ה-pH של הרוק, שהוא בדרך כלל 6.9. הערך של ערך ה-pH משתנה בהתאם לאופי התהליך הפתולוגי בחלל הפה. אז. עם מחלות מדבקותהרוק הוא חומצי. מהחומרים האנאורגניים ברוק, מכילים אניונים של כלור, ברום, יוד ופלואור. אניונים של פוספטים, פלואור תורמים לעלייה בפוטנציאלים אלקטרוכימיים, אניון של כלור - העברת מטענים יוניים ומהווה דה-פולריזר (גורם המאיץ תהליכים אנודיים וקתודיים). מיקרו-אלמנטים נקבעים ברוק: ברזל, נחושת, כסף, מנגן, אלומיניום וכו' - ומקרו-אלמנטים: סידן, אשלגן, נתרן, מגנזיום, זרחן.

גורמים המשפיעים על מהלך התגובה

בגוף האדם מתרחשות אלפי תגובות אנזימטיות בתא חי. עם זאת, בשרשרת רב-שלבית של תהליכים, ההבדל בין שיעורי התגובות הבודדות גדול למדי. לפיכך, לסינתזה של מולקולות חלבון בתא קודמים לפחות שני שלבים נוספים: סינתזה של RNA העברה וסינתזה של ריבוזומים. אבל הזמן שבו הריכוז של מולקולות tRNA מוכפל הוא 1.7 דקות, מולקולות חלבון - 17 דקות וריבוזומים - 170 דקות. קצב התהליך הכולל של השלב האיטי (המגביל), בדוגמה שלנו, קצב סינתזת הריבוזומים. הנוכחות של תגובה מגבילה מספקת מהימנות וגמישות גבוהות בשליטה על אלפי תגובות המתרחשות בתא. מספיק לשמור על השגחה ולווסת רק את האיטיים שבהם. שיטה זו לשליטה בקצב הסינתזה הרב-שלבית נקראת עקרון המינימום. זה מאפשר לך לפשט באופן משמעותי ולהרוויח יותר מערכת אמינהויסות אוטומטי של התא.

סיווגים של תגובות המשמשות בקינטיקה: תגובות, הומוגניות, הטרוגניות ומיקרו-הטרוגניות; תגובות פשוטות ומורכבות (מקבילות, עוקבות, מצומדות, שרשרת). מולקולריות של הפעולה היסודית של התגובה. משוואות קינטיות. סדר תגובה. חצי חיים

תגובות מיקרו-הטרוגניות -

המולקולריות של התגובה נקבעת על פי מספר המולקולות הנכנסות לאינטראקציה כימית בפעולה היסודית של התגובה. על בסיס זה, התגובות מחולקות למונומולקולרית, דו-מולקולרית וטרימולקולרית.

אז תגובות מסוג A -> B יהיו מונומולקולריות, למשל:

א) C 16 H 34 (t ° C) -> C g H 18 + C 8 H 16 - תגובת פיצוח פחמימנית;

ב) CaC0 3 (t ° C) -> CaO + C0 2 - פירוק תרמי של סידן פחמתי.
תגובות כמו A + B -> C או 2A -> C - הן דו-מולקולריות, למשל:
א) C + 0 2 -> C0 2; ב) 2Н 2 0 2 -> 2Н 2 0 + 0 2 וכו'.

תגובות טרימולקולריות מתוארות על ידי משוואות כלליות מהסוג:

א) A + B + C D; ב) 2A + B D; ג) 3א ד.

לדוגמה: א) 2Н 2 + 0 2 2Н 2 0; ב) 2NO + H 2 N 2 0 + H 2 0.

קצב התגובה בהתאם למולקולריות יבוא לידי ביטוי במשוואות: א) V = k C A - לתגובה מונומולקולרית; ב) V \u003d ל-C A C in או ג) V \u003d ל-C 2 A - לתגובה דו-מולקולרית; ד) V \u003d k C C in C e) V \u003d k C 2 A C in or e) V \u003d k C 3 A - לתגובה טרימולקולרית.

מולקולריות היא מספר המולקולות המגיבות בפעולה כימית אלמנטרית אחת.

לעתים קרובות קשה לקבוע את המולקולריות של תגובה, ולכן נעשה שימוש בסימן רשמי יותר - סדר התגובה הכימית.

סדר התגובה שווה לסכום מעריכי הריכוזים במשוואה המבטאת את התלות של קצב התגובה בריכוז המגיבים (המשוואה הקינטית).

סדר התגובה לרוב אינו עולה בקנה אחד עם המולקולריות בשל העובדה שמנגנון התגובה, כלומר, "המעשה היסודי" של התגובה (ראה הגדרת סימן המולקולריות), קשה לקבוע.

הבה נבחן מספר דוגמאות הממחישות עמדה זו.

1. קצב הפירוק של גבישים מתואר על ידי משוואות הקינטיקה מסדר אפס, למרות האופי המונומולקולרי של התגובה: AgCl (TB) -> Ag + + CI", V = k C (AgCl (TB p = k) " C (AgCl (ra)) - p - צפיפות והוא ערך קבוע, כלומר, קצב הפירוק אינו תלוי בכמות (ריכוז) החומר המומס.

2. התגובה של הידרוליזה של סוכרוז: CO + H 2 0 -> C 6 H 12 0 6 (גלוקוז) + C 6 H 12 0 6 (פרוקטוז) היא תגובה דו-מולקולרית, אך הקינטיקה שלה מתוארת על ידי קינטיקה מסדר ראשון משוואה: V \u003d k * C cax , שכן בתנאי ניסוי, כולל בגוף, ריכוז המים הוא ערך קבוע С(Н 2 0) - const.

3.
תגובת הפירוק של מי חמצן, המתמשכת בהשתתפות זרזים, הן יונים אנאורגניים Fe 3+, Cu 2+ של פלטינה מתכתית, והן אנזימים ביולוגיים, כגון קטלאז, צורה כללית:

2H 2 0 2 -\u003e 2H 2 0 + O e, כלומר, הוא דו-מולקולרי.

תלות קצב התגובה בריכוז. משוואות קינטיות של תגובות מסדר ראשון, שני ואפס. שיטות ניסוי לקביעת הקצב וקבוע הקצב של התגובות.

התלות של קצב התגובה בטמפרטורה. שלטון ואן הוף. מקדם הטמפרטורה של קצב התגובה ותכונותיו עבור תהליכים ביוכימיים.

γ הוא מקדם הטמפרטורה של קצב התגובה.

המשמעות הפיזיקלית של הערך של γ היא שהוא מראה כמה פעמים קצב התגובה משתנה עם שינוי בטמפרטורה עבור כל 10 מעלות.

15. מושג התיאוריה של התנגשויות אקטיביות. פרופיל אנרגיה של התגובה; אנרגיית הפעלה; משוואת ארניוס. תפקידו של הגורם הסטרי. מושג התיאוריה של מצב המעבר.

הקשר בין קבוע הקצב, אנרגיית ההפעלה והטמפרטורה מתואר על ידי משוואת Arrhenius: k T \u003d k 0 *Ae ~ E / RT, כאשר kt ו-k 0 הם קבועי הקצב בטמפרטורה T ו-T ee הוא הבסיס של הלוגריתם הטבעי, A הוא הגורם הסטרי.

הגורם הסטרי A קובע את ההסתברות להתנגשות של שני חלקיקים מגיבים במרכז הפעיל של המולקולה. גורם זה במיוחד חֲשִׁיבוּתלתגובות ביוכימיות עם ביופולימרים. בתגובות חומצה-בסיס, יון H + חייב להגיב עם קבוצת הקרבוקסיל הקצה - COO. עם זאת, לא כל התנגשות של יון H + מולקולת חלבון תוביל לתגובה זו. רק אותן התנגשויות שמתבצעות ישירות בשעה מסוימת נקודות של המקרומולקולות יהיו יעילות הנקראות מרכזים פעילים.

ממשוואת Arrhenius עולה שככל שקבוע הקצב גבוה יותר, אנרגיית ההפעלה E נמוכה יותר והטמפרטורה T של התהליך גבוהה יותר.

קצב התגובות הכימיות עולה עם עליית הטמפרטורה. ניתן להעריך את העלייה בקצב התגובה עם הטמפרטורה באמצעות כלל ואן הוף. על פי הכלל, עלייה בטמפרטורה ב-10 מעלות מגבירה את קבוע הקצב של התגובה פי 2-4:

כלל זה אינו מתקיים בטמפרטורות גבוהות, כאשר קבוע הקצב כמעט ולא משתנה עם הטמפרטורה.

הכלל של ואן הוף מאפשר לקבוע במהירות את תאריך התפוגה של תרופה. עלייה בטמפרטורה מגבירה את קצב הפירוק של התרופה. זה מקצר את הזמן לקביעת תאריך התפוגה של התרופה.

השיטה מורכבת מכך שהתרופה נשמרת בטמפרטורה גבוהה T למשך זמן מסוים tT, כמות התרופה המפורקת m נמצאת ומחושבת מחדש לטמפרטורת אחסון סטנדרטית של 298K. בהתחשב בתהליך הפירוק של התרופה כתגובה מסדר ראשון, הקצב מתבטא בטמפרטורה שנבחרה T ו-T = 298K:

בהתחשב במסה של התרופה המפורקת זהה לתנאי אחסון סטנדרטיים ואמיתיים, ניתן לבטא את קצבי הפירוק באמצעות המשוואות:

בהנחה T=298+10n, כאשר n = 1,2,3…,

קבל את הביטוי הסופי עבור חיי המדף של התרופה בתנאים סטנדרטיים 298K:

תיאוריה של התנגשויות אקטיביות. אנרגיית הפעלה. משוואת ארניוס. קשר בין קצב תגובה לאנרגיית הפעלה.

התיאוריה של התנגשויות אקטיביות נוסחה על ידי S. Arrhenius ב-1889. תיאוריה זו מבוססת על הרעיון שכדי שתתרחש תגובה כימית יש צורך בהתנגשות בין מולקולות החומרים הראשוניים, ומספר ההתנגשויות נקבע לפי עוצמת התנועה התרמית של המולקולות, כלומר. תלוי בטמפרטורה. אבל לא כל התנגשות של מולקולות מובילה לטרנספורמציה כימית: רק התנגשות פעילה מובילה אליה.

התנגשויות אקטיביות הן התנגשויות המתרחשות, למשל, בין מולקולות A ו-B עם כמות גדולה של אנרגיה. כמות האנרגיה המינימלית שצריכות להיות למולקולות של החומרים הראשוניים כדי שההתנגשות שלהן תהיה פעילה נקראת מחסום האנרגיה של התגובה.

אנרגיית הפעלה היא האנרגיה העודפת שניתן להעביר או להעביר לשומה אחת של חומר.

אנרגיית ההפעלה משפיעה באופן משמעותי על ערכו של קבוע קצב התגובה והתלות שלו בטמפרטורה: ככל שה-Ea גדול יותר, כך קבוע הקצב נמוך יותר והשינוי בטמפרטורה משפיע עליו בצורה משמעותית יותר.

קבוע קצב התגובה קשור לאנרגיית ההפעלה על ידי קשר מורכב המתואר על ידי משוואת Arrhenius:

k=Ae–Ea/RT, כאשר A הוא הגורם הפרה-אקספוננציאלי; Ea היא אנרגיית ההפעלה, R הוא קבוע הגז האוניברסלי השווה ל-8.31 j/mol; T היא הטמפרטורה המוחלטת;

e הוא הבסיס של הלוגריתמים הטבעיים.

עם זאת, קבועי קצב התגובה הנצפים הם בדרך כלל קטנים בהרבה מאלה המחושבים באמצעות משוואת Arrhenius. לכן, המשוואה עבור קבוע קצב התגובה משתנה באופן הבא:

(מינוס לפני שבר שלם)

המכפיל מביא לתוצאה תלות בטמפרטורהקבוע הקצב שונה ממשוואת Arrhenius. מכיוון שאנרגיית ההפעלה של Arrhenius מחושבת כשיפוע התלות הלוגריתמית של קצב התגובה בטמפרטורה ההדדית, אז עושים את אותו הדבר עם המשוואה , אנחנו מקבלים:

תכונות של תגובות הטרוגניות. שיעור התגובות ההטרוגניות והגורמים הקובעים אותו. אזורים קינטיים ודיפוזיה של תהליכים הטרוגניים. דוגמאות לתגובות הטרוגניות בעלות עניין לרוקחות.

תגובות הטרוגניות, כימיה. תגובות הכוללות חומרים בפירוק. שלבים ומהווים יחד מערכת הטרוגנית. תגובות הטרוגניות אופייניות: תרמיות. פירוק מלחים ליצירת מוצרים גזים ומוצקים (למשל CaCO3 -> CaO + CO2), הפחתת תחמוצות מתכות עם מימן או פחמן (למשל PbO + C -> Pb + CO), פירוק מתכות בחומצות (למשל Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2), אינטראקציה. ריאגנטים מוצקים (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). במעמד מיוחד, תגובות קטליטיות הטרוגניות המתרחשות על פני הזרז מובחנים; במקרה זה, המגיבים והמוצרים עשויים שלא להיות בשלבים שונים. כיוון, בתגובה N2 + + 3H2 -> 2NH3 המתרחשת על פני השטח של זרז ברזל, המגיבים ותוצר התגובה נמצאים בשלב הגז ויוצרים מערכת הומוגנית.

התכונות של תגובות הטרוגניות נובעות מהשתתפותם של שלבים דחוסים בהן. זה מקשה על ערבוב והובלת מגיבים ומוצרים; הפעלה של מולקולות מגיב על הממשק אפשרי. הקינטיקה של כל תגובה הטרוגנית מוגדרת כקצב הכימיקל עצמו. טרנספורמציות ותהליכי העברה (דיפוזיה) הדרושים לחידוש צריכת המגיבים ולהסרת תוצרי תגובה מאזור התגובה. בהיעדר מכשולי דיפוזיה, קצב תגובה הטרוגנית הוא פרופורציונלי לגודל אזור התגובה; זהו השם של קצב התגובה הספציפי המחושב ליחידת משטח (או נפח) של התגובה. אזורים, אינו משתנה בזמן; עבור תגובות פשוטות (חד-שלביות), זה יכול להיות נקבע על סמך המוני החוק הפועלים. חוק זה אינו מתקיים אם התפוצה של חומרים מתקדמת לאט יותר מאשר כימיקלים. מָחוֹז; במקרה זה, הקצב הנצפה של התגובה ההטרוגנית מתואר על ידי משוואות קינטיקה של דיפוזיה.

קצב תגובה הטרוגנית הוא כמות החומר הנכנס לתגובה או שנוצרת במהלך תגובה ליחידת זמן ליחידת שטח של פני הפאזה.

גורמים המשפיעים על קצב התגובה הכימית:

אופי המגיבים

ריכוז הריאגנטים,

טֶמפֶּרָטוּרָה,

נוכחות של זרז.

Vheterog = Δp(S Δt), כאשר Vheterog הוא קצב התגובה במערכת הטרוגנית; n הוא מספר השומות של כל אחד מהחומרים הנובעים מהתגובה; V הוא נפח המערכת; t - זמן; S הוא שטח הפנים של השלב עליו ממשיכה התגובה; Δ - סימן תוספת (Δp = p2 - p1; Δt = t2 - t1).