속도의 온도 계수는 3 변경 방법입니다. 화학 역학

일 # 1. 유리 산소와의 상호 작용은 독성이 강한 이산화질소의 형성으로 이어집니다. // 비록 이 반응이 생리학적 조건에서 천천히 진행되고 낮은 농도에서는 독성 세포 손상에 중요한 역할을 하지 않지만, 병원성 효과는 다음과 같이 급격히 증가합니다 그것의 과잉 생산. 초기 가스 혼합물의 압력이 두 배가 될 때 산화 질소 (II)와 산소의 상호 작용 속도가 몇 배나 증가하는지 결정하십시오. 방정식으로 설명됩니다. ?

해결책.

1. 압력을 두 배로 늘리는 것은 농도를 두 배로 늘리는 것과 같습니다( 와 함께) 그리고 . 따라서 상호 작용 속도는 대중 행동의 법칙에 따라 다음 식에 해당하고 취할 것입니다. 그리고

대답. 반응 속도가 8배 증가합니다.

일 # 2. 공기 중 염소(매운 냄새가 나는 녹색 가스)의 농도가 25ppm을 초과하면 생명과 건강에 위험하다고 생각되지만 환자가 이 가스로 급성 중증 중독에서 회복된 경우, 그러면 잔류 효과가 관찰되지 않습니다. 반응 속도가 어떻게 변할지 결정하십시오. , 기체 상태에서 진행되는 경우 3배 증가하면 농도 , 농도 , 3) ​​압력 / /?

해결책.

1. 농도를 각각 및 를 통해 표시하면 반응 속도에 대한 표현은 다음과 같은 형식을 취합니다.

2. 농도를 3배 증가시킨 후, 에 대해 및 에 대해 동일할 것입니다. 따라서 반응 속도에 대한 표현은 다음과 같은 형식을 취합니다. 1) 2)

3. 압력이 증가하면 기체 반응물의 농도가 같은 양만큼 증가하므로

4. 초기 반응 속도에 대한 반응 속도의 증가는 각각 비율에 의해 결정됩니다. 1) , 2) , 3) .

대답. 반응 속도는 1) , 2) , 3) ​​배 증가합니다.

작업 #3. 반응의 온도 계수가 2.5인 경우 출발 물질의 상호 작용 속도는 온도 변화에 따라 어떻게 변합니까?

해결책.

1. 온도 계수반응 속도가 온도 변화에 따라 어떻게 변하는지 보여줍니다(반호프 법칙): .

2. 온도 변화가 다음과 같으면 다음 사실을 고려하여 다음을 얻습니다. . 따라서, .

3. 대수 표에 따르면 다음을 찾습니다.

대답. 온도 변화(즉, 증가)로 속도는 67.7배 증가합니다.

작업 #4. 온도가 상승함에 따라 속도가 128배 증가한다는 것을 알고 반응 속도의 온도 계수를 계산합니다.

해결책.

1. 온도에 대한 화학 반응 속도의 의존성은 van't Hoff 경험 법칙으로 표현됩니다.

.에 대한 방정식을 풀면 다음을 찾습니다. , . 따라서 =2

대답. =2.

작업 번호 5. 반응 중 하나에 대해 0.00670 및 0.06857의 두 가지 속도 상수가 결정되었습니다. 에서 동일한 반응의 속도 상수를 결정하십시오.

해결책.

1. Arrhenius 방정식을 사용하여 반응 속도 상수의 두 값을 기반으로 반응의 활성화 에너지를 결정합니다. . 이 경우: 따라서: J/mol.

2. 에서의 반응속도상수를 계산에서 와 Arrhenius 방정식을 사용하여 계산합니다. . 이 경우: 그리고 주어진 경우: , 우리는 다음을 얻습니다: . 따라서,

대답.

르 샤틀리에 원리에 따른 화학 평형 상수 계산 및 평형 이동 방향 결정 .

작업 번호 6.이산화탄소 / / 일산화탄소와 달리 / / 생물의 생리 기능과 해부학 적 완전성을 위반하지 않으며 질식 효과는 고농도의 존재와 흡입 된 공기의 산소 비율 감소 때문입니다. 무엇과 같다 반응 평형 상수 / /: a) 반응물의 분압; b) 평형 혼합물의 조성이 부피 분율로 표현된다는 것을 알고 있는 그들의 몰 농도: , 및 , 그리고 시스템의 총 압력은 Pa?

해결책.

1. 기체의 부분압은 전체 압력에 혼합물 내 기체의 부피 분율을 곱한 것과 같으므로 다음과 같습니다.

2. 이 값을 평형 상수 표현식에 대입하면 다음을 얻습니다.

3. 와 사이의 관계는 이상 기체에 대한 Mendeleev Clapeyron 방정식을 기반으로 설정되며 평등으로 표현됩니다. , 여기서 는 기체 반응 생성물과 기체 초기 물질의 몰 수 사이의 차이입니다. 이 반응의 경우: 그 다음에: .

대답. 아빠. .

작업 번호 7.다음 반응에서 평형은 어느 방향으로 이동합니까?

3. ;

a) 온도 증가, b) 압력 감소, c) 수소 농도 증가?

해결책.

1. 시스템의 화학 평형은 외부 매개 변수(등)의 불변성으로 설정됩니다. 이러한 매개변수가 변경되면 시스템은 평형 상태를 벗어나 직접(오른쪽으로) 또는 역반응(왼쪽으로)이 우세해지기 시작합니다. 평형 이동에 대한 다양한 요인의 영향은 르 샤틀리에의 원리에 반영됩니다.

2. 화학 평형에 영향을 미치는 3가지 요인 모두가 위의 반응에 미치는 영향을 고려하십시오.

a) 온도가 증가하면 평형이 흡열 반응으로 이동합니다. 열을 흡수하여 일어나는 반응. 첫 번째 및 세 번째 반응은 발열 반응이므로 // 온도가 증가하면 평형이 역반응으로 이동하고 두 번째 반응에서는 // - 직접 반응으로 이동합니다.

b) 압력이 감소하면 평형은 기체 몰 수의 증가 쪽으로 이동합니다. 더 높은 압력을 향해. 1차 및 3차 반응에서 방정식의 왼쪽과 오른쪽은 같은 몰수(각각 2-2 및 1-1)의 기체를 갖게 됩니다. 따라서 압력의 변화 일으키지 않을 것이다시스템의 평형 이동. 2차 반응에서는 왼쪽에 4몰의 기체가 있고 오른쪽에 2몰의 기체가 있으므로 압력이 감소함에 따라 평형은 역반응으로 이동합니다.

V) 반응 성분의 농도가 증가함에 따라 평형은 소비 쪽으로 이동합니다. 1차 반응에서 수소는 생성물에 존재하며 농도를 높이면 역반응이 강화되어 소비된다. 2차, 3차 반응에서 수소는 초기 물질 중 하나이므로 농도가 증가하면 평형이 수소 소모로 진행되는 반응으로 이동합니다.

대답.

a) 반응 1과 3의 온도가 증가하면 평형이 왼쪽으로, 반응 2에서는 오른쪽으로 이동합니다.

b) 반응 1과 3은 압력 감소의 영향을 받지 않고 반응 2에서는 평형이 왼쪽으로 이동합니다.

c) 반응 2와 3에서 온도가 증가하면 평형이 오른쪽으로 이동하고 반응 1에서는 왼쪽으로 평형이 이동합니다.

1.2. 상황 작업 №№ 7에서 21까지자료를 통합합니다(프로토콜 노트북에서 수행).

작업 번호 8.반응 속도의 온도 계수가 4인 경우 에서 까지의 온도 감소에 따라 체내 포도당 산화 속도는 어떻게 변합니까?

작업 번호 9.대략적인 van't Hoff 법칙을 사용하여 반응 속도가 80배 증가하려면 온도를 얼마나 올려야 하는지 계산하십시오. 3과 같은 속도의 온도 계수를 취하십시오.

작업 번호 10.급속 냉각은 반응을 실질적으로 멈추는 데 사용됩니다. 반응 혼합물("반응 동결"). 반응 온도 계수가 2.7인 경우, 반응 혼합물을 40도에서 100도로 냉각할 때 반응 속도가 몇 번이나 변할 것인지 결정하십시오.

작업 번호 11.특정 종양 치료에 사용되는 동위원소의 반감기는 8.1일입니다. 몇 시간 후에 환자의 체내 방사성 요오드 함량이 5배 감소합니까?

작업 번호 12.일부 합성 호르몬(제약)의 가수분해는 속도 상수가 0.25()인 1차 반응입니다. 2개월 후 이 호르몬의 농도는 어떻게 변합니까?

작업 번호 13.방사성 물질의 반감기는 5600년이다. 생명체는 신진대사에 의해 일정한 양이 유지된다. 매머드의 유골에 있는 내용은 원본에서 따온 것입니다. 매머드는 언제 살았습니까?

작업 번호 14.살충제(곤충 방제에 사용되는 살충제)의 반감기는 6개월입니다. 일정량은 농도 mol / l이 설정된 저장소에 들어갔습니다. 살충제 농도가 mol/l 수준으로 떨어지는 데 얼마나 걸립니까?

작업 번호 15.지방과 탄수화물은 450 - 500 °의 온도와 살아있는 유기체의 경우 36 - 40 °의 온도에서 눈에 띄는 속도로 산화됩니다. 산화에 필요한 온도가 급격히 떨어지는 이유는 무엇입니까?

작업 번호 16.과산화수소는 수용액에서 산소와 물로 분해됩니다. 반응은 무기 촉매(이온)와 생체 유기 촉매(카탈라제 효소)에 의해 가속화됩니다. 촉매가 없을 때 반응의 활성화 에너지는 75.4 kJ/mol입니다. 이온은 이를 42kJ/mol로 감소시키고 효소 카탈라아제는 2kJ/mol로 감소시킵니다. 및 카탈라아제가 존재하는 경우 촉매가 없을 때의 반응 속도의 비율을 계산하십시오. 효소의 활성에 대해 어떤 결론을 내릴 수 있습니까? 반응은 27 °C의 온도에서 진행됩니다.

작업 번호 17무전기의 페니실린 붕해율 상수 J/mol.

1.3. 통제 질문

1. 용어가 의미하는 바를 설명하십시오: 반응 속도, 속도 상수?

2. 평균 속도와 실제 속도는 어떻게 표현됩니까? 화학 반응?

3. 주어진 시간 동안의 화학 반응 속도에 대해서만 이야기하는 것이 왜 이치에 맞습니까?

4. 가역 및 비가역 반응의 정의를 공식화하십시오.

5. 집단행동의 법칙을 정의하라. 이 법칙을 표현하는 방정식은 반응물의 성질에 대한 반응 속도의 의존성을 반영합니까?

6. 반응 속도는 온도에 어떻게 의존합니까? 활성화 에너지는 무엇입니까? 활성 분자는 무엇입니까?

7. 균질 및 불균일 반응의 속도를 결정하는 요인은 무엇입니까? 예를 들다.

8. 화학 반응의 순서와 분자는 무엇입니까? 어떤 경우에 일치하지 않습니까?

9. 어떤 물질을 촉매라고 합니까? 촉매의 작용을 가속화하는 메커니즘은 무엇입니까?

10. "촉매 중독"의 개념은 무엇입니까? 억제제라고 불리는 물질은 무엇입니까?

11. 화학 평형이란 무엇입니까? 동적이라고 하는 이유는 무엇입니까? 평형이라고 하는 반응물의 농도는?

12. 화학 평형 상수라고 하는 것은 무엇입니까? 반응 물질의 특성, 농도, 온도, 압력에 따라 달라지나요? 이종 시스템에서 평형 상수에 대한 수학적 표기법의 특징은 무엇입니까?

13. 약물의 약동학은 무엇입니까?

14. 신체에서 약물과 함께 발생하는 과정은 여러 약동학적 매개변수에 의해 정량적으로 특성화됩니다. 주요 것을 제공하십시오.

온도가 상승하면 일반적으로 화학 공정의 속도가 증가합니다. 1879년에 네덜란드 과학자 J. Van't Hoff는 경험적 규칙을 공식화했습니다. 온도가 10K 증가하면 대부분의 화학 반응 속도는 2-4배 증가합니다.

규칙의 수학적 표기법 I. 반트 호프:

γ 10 \u003d (k t + 10) / k t, 여기서 k t는 온도 T에서 반응의 속도 상수입니다. k t+10 - 온도 T+10에서 반응 속도 상수; γ 10 - Van't Hoff 온도 계수. 그 값의 범위는 2에서 4입니다. 생화학 공정의 경우 γ 10은 7에서 10까지 다양합니다.

모든 생물학적 과정은 45-50°C의 특정 온도 범위에서 진행됩니다. 최적의 온도는 36~40°C입니다. 온혈 동물의 몸에서 이 온도는 해당 생체 시스템의 온도 조절로 인해 일정하게 유지됩니다. 생물계를 연구할 때 온도 계수 γ 2 , γ 3 , γ 5 가 사용됩니다. 비교를 위해 γ 10 으로 가져옵니다.

반 호프 규칙에 따라 온도에 대한 반응 속도의 의존성은 다음 방정식으로 나타낼 수 있습니다.

V 2 /V 1 \u003d γ ((T 2 -T 1) / 10)

활성화 에너지.온도가 증가함에 따라 반응 속도가 크게 증가하는 것은 반응 물질 입자 간의 충돌 횟수가 증가하는 것으로만 설명할 수 없습니다. 기체의 운동 이론에 따르면 온도가 증가함에 따라 충돌 횟수가 약간 증가하기 때문입니다. 온도 증가에 따른 반응 속도의 증가는 화학 반응이 반응 물질 입자의 충돌로 발생하지 않고 충돌 순간에 필요한 초과 에너지를 갖는 활성 입자의 만남으로만 발생한다는 사실에 의해 설명됩니다.

비활성 입자를 활성 입자로 바꾸는 데 필요한 에너지를 활성화 에너지(Ea). 활성화 에너지 - 과잉, 평균값과 비교하여 충돌할 때 반응 물질이 반응에 들어가는 데 필요한 에너지입니다. 활성화 에너지는 몰당 킬로줄(kJ/mol)로 측정됩니다. 일반적으로 E는 40~200kJ/mol입니다.

발열 및 흡열 반응의 에너지 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 2.3. 모든 화학 공정의 경우 초기, 중간 및 최종 상태를 구별하는 것이 가능합니다. 에너지 장벽의 상단에서 반응물은 활성화된 착물 또는 전이 상태라고 하는 중간 상태에 있습니다. 활성화된 착물의 에너지와 시약의 초기 에너지의 차이는 Ea이고, 반응 생성물과 출발 물질(시약)의 에너지 차이는 반응열인 ΔН이다. ΔH와 달리 활성화 에너지는 항상 양의 값입니다. 발열 반응의 경우(그림 2.3, a), 생성물은 반응물(Ea< ΔН).

쌀. 2.3. 반응의 에너지 다이어그램: A - 발열 B - 흡열

에이비

Ea는 반응 속도를 결정하는 주요 요소입니다. Ea > 120kJ/mol(에너지 장벽이 더 높고 시스템의 활성 입자 수가 적음)이면 반응이 느립니다. 그리고 그 반대의 경우 Ea< 40 кДж/моль, реакция осуществляется с большой скоростью.

복잡한 생체 분자와 관련된 반응의 경우 입자의 충돌 중에 형성된 활성화된 복합체에서 분자의 반응 영역만 변형을 겪기 때문에 분자는 특정 방식으로 공간에서 배향되어야 한다는 사실을 고려해야 합니다. 크기에 비해 작습니다.

온도 T 1 과 T 2 에서 속도 상수 k 1 과 k 2 를 알면 Ea 값을 계산할 수 있습니다.

생화학 적 공정에서 활성화 에너지는 무기 에너지보다 2-3 배 적습니다. 동시에 이물질, 생체이물과 관련된 반응의 Ea는 기존의 생화학 공정의 Ea를 훨씬 능가합니다. 이 사실은 외부 물질의 영향으로부터 시스템의 자연적인 생물학적 보호입니다. 인체에 대한 자연스러운 반응은 Ea가 낮은 유리한 조건에서 발생하고 외부 반응의 경우 Ea가 높습니다. 이것은 생화학 적 과정의 주요 특징 중 하나를 특징 짓는 유전자 장벽입니다.

문제 336.
150°C에서 일부 반응은 16분 내에 완료됩니다. 반응 속도의 온도 계수를 2.5로 하여 이 반응이 수행되는 경우 이 반응이 종료되는 시간을 계산합니다. a) 20 0 °C; b) 80°C에서
해결책:
van't Hoff 규칙에 따르면 온도에 대한 속도의 의존성은 다음 방정식으로 표현됩니다.

v t 및 k t - t°C의 온도에서 반응의 속도 및 속도 상수; v (t + 10) 및 k (t + 10) 온도 (t + 10 0 C)에서 동일한 값; - 반응 속도의 온도 계수, 대부분의 반응에 대한 값은 2 - 4 범위에 있습니다.

a) 주어진 온도에서 화학 반응의 속도가 진행 시간에 반비례한다는 점을 감안할 때 문제의 조건에서 주어진 데이터를 반 호프 규칙을 정량적으로 표현하는 공식으로 대입하면 다음을 얻습니다. :

b) 이 반응은 온도가 감소하면서 진행되기 때문에 주어진 온도에서 이 반응의 속도는 진행 시간에 정비례하므로 문제의 조건에서 주어진 데이터를 정량적으로 표현하는 공식으로 대입합니다 van't Hoff 규칙에 따라 다음을 얻습니다.

대답: a) 200 0 С t2 = 9.8 초에서; b) 80 0 С t3 = 162시간 1분 16초에서

문제 337.
반응 속도 상수의 값은 다음과 같이 변경됩니까? a) 한 촉매를 다른 촉매로 교체할 때 b) 반응물의 농도가 변할 때?
해결책:
반응속도상수는 반응물의 성질, 온도, 촉매의 존재 여부에 따라 달라지는 값으로 반응물의 농도에 의존하지 않는다. 반응물의 농도가 1(1 mol/l)일 때의 반응 속도와 같을 수 있습니다.

a) 한 촉매가 다른 촉매로 대체될 때 주어진 화학 반응의 속도는 변하거나 증가할 것입니다. 촉매를 사용하면 화학 반응의 속도가 증가하므로 반응 속도 상수의 값도 증가합니다. 반응 속도 상수 값의 변화는 한 촉매가 다른 촉매로 대체될 때도 발생하며, 이는 원래 촉매에 비해 이 반응 속도를 증가 또는 감소시킵니다.

b) 반응물의 농도가 변하면 반응속도의 값은 변하고 반응속도상수 값은 변하지 않는다.

문제 338.
반응의 열 효과는 활성화 에너지에 따라 달라지나요? 대답을 정당화하십시오.
해결책:
반응의 열 효과는 시스템의 초기 및 최종 상태에만 의존하며 공정의 중간 단계에는 의존하지 않습니다. 활성화 에너지는 물질 분자가 충돌하여 새로운 물질을 형성하기 위해 가져야 하는 과잉 에너지입니다. 활성화 에너지는 온도를 높이거나 낮추고, 각각 낮추거나 높여서 변경할 수 있습니다. 촉매는 활성화 에너지를 낮추고 억제제는 활성화 에너지를 낮춥니다.

따라서 활성화 에너지의 변화는 반응 속도의 변화로 이어지지만 반응열의 변화는 아닙니다. 반응의 열 효과는 일정한 값이며 주어진 반응에 대한 활성화 에너지의 변화에 ​​의존하지 않습니다. 예를 들어, 질소와 수소로부터 암모니아가 생성되는 반응은 다음과 같습니다.

이 반응은 발열 반응입니다. > 0). 반응은 반응하는 입자의 몰 수와 기체 물질의 몰 수가 감소하여 진행되어 시스템이 덜 안정한 상태에서 더 안정적인 상태로 바뀌면 엔트로피가 감소하고,< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно низких температурах). В присутствии катализатора энергия активации уменьшается, и скорость реакции возрастает. Но, как до применения катализатора, так и в присутствии его тепловой эффект реакции не изменяется, реакция имеет вид:

문제 339.
직접 반응이든 역반응이든 어떤 반응에 대해 직접 반응이 열 방출과 함께 진행되는 경우 활성화 에너지가 더 큰가요?
해결책:
직접 반응과 역반응의 활성화 에너지의 차이는 열 효과와 같습니다. H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . 이 반응은 열 방출과 함께 진행됩니다. 발열성이며,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
에이(예)< Е а(обр.) .

대답:에이(예)< Е а(обр.) .

문제 340.
활성화 에너지가 4kJ/mol 감소하면 298K에서 진행되는 반응 속도는 몇 배나 증가합니까?
해결책:
활성화 에너지의 감소를 Ea로 표시하고 활성화 에너지 감소 전후의 반응 속도 상수를 각각 k와 k로 표시합니다. 아레니우스 방정식을 사용하여 다음을 얻습니다.

E a는 활성화 에너지, k 및 k"는 반응 속도 상수, T는 K(298) 단위의 온도입니다.
문제의 데이터를 마지막 방정식에 대입하고 활성화 에너지를 줄로 표현하면 반응 속도의 증가를 계산합니다.

대답: 5 회.

화학 반응의 속도는 온도에 따라 달라지며 온도가 올라갈수록 반응 속도가 빨라집니다. 네덜란드 과학자 Van't Hoff는 온도가 10도 상승하면 대부분의 반응 속도가 2-4배 증가한다는 것을 보여주었습니다.

VT 2 = VT 1 *y(T2-T1)/10

여기서 VT 2 및 VT 1은 온도 T 2 및 T 1에서의 반응 속도입니다. y는 반응속도의 온도계수로, 온도가 10K 증가할 때 반응속도가 몇 배나 증가하는지를 나타낸다.

1 mol/l의 반응물 농도에서 반응 속도는 수치적으로 속도 상수 k와 같습니다. 그러면 방정식은 속도 상수가 공정의 속도와 같은 방식으로 온도에 의존한다는 것을 보여줍니다.

3. 할로겐화수소 방출과 함께 제거(제거) 반응의 변형을 작성하십시오..

C 2 H 5 Cl \u003d C 2 H 4 + HCl

티켓 번호 4

1. "원자 질량", "분자 질량", "물질의 몰"이란 무엇이며 원자 질량 단위(a.m.u.)로 간주되는 것은 무엇입니까?

ATOMIC MASS - 원자 질량 단위(a.m.u.)의 원자 질량. 단위당. 예를 들어, 탄소 12 동위 원소 질량의 1/12이 허용됩니다.

오전 \u003d 1/12 m 12 6 C \u003d 1.66 * 10 -24

MOLECULAR WEIGHT - 화합물의 몰 질량으로, 탄소 12 원자의 몰 질량의 1/12를 나타냅니다.

MOLE - 12 a에서와 같은 수의 입자 또는 구조 단위(원자, 이온, 분자, 라디칼, 전자, 등가물 등)를 포함하는 물질의 양. e.m. 동위 원소 탄소 12.

촉매가 있을 때 반응 속도를 높이는 공식.

촉매를 사용하여 Ea(활성화 에너지) 값을 변경할 수 있습니다. 반응 과정에 참여하지만 소비되지 않는 물질을 촉매라고 합니다. 이 현상 자체를 촉매라고 합니다. 촉매 존재 시 반응 속도의 증가는 다음 식에 의해 결정됩니다.

촉매가 반응물과 동일한 상인지 또는 독립 상을 형성하는지에 따라 균질 또는 불균일 촉매라고 합니다. 촉매 작용의 메커니즘은 동일하지 않지만 두 경우 모두 Ea의 감소로 인해 반응이 가속화됩니다. 반응 속도를 감소시키는 억제제인 ​​많은 특정 촉매가 있습니다.

여기서 촉매 공정의 매개변수는 V, k, Ea-비촉매 공정입니다.

탄소 함유 무기 물질이 산소에서 연소되는 반응을 기술하여 산화제와 환원제, 반응 전후의 탄소 산화 상태를 나타냅니다.

C - 환원제, 산화공정

O - 산화제, 환원 공정

티켓 번호 5

1. 원소의 "전기음성도", "가", "산화상태"는 무엇이며 이를 결정하는 기본 규칙은 무엇입니까?

산화 상태 - 화합물이 이온으로 구성되어 있다고 가정하여 얻은 원소 원자의 조건부 전하. 양수, 음수, 0, 분수일 수 있으며 요소 기호의 오른쪽 상단 인덱스 형태로 "+" 또는 "-" 기호가 있는 아라비아 숫자로 표시됩니다. C 1-, O 2-, H + , Mg 2+, N 3-, N 5+ , Cr 6+ .

화합물(이온)에 있는 원소의 산화 상태(s.o.)를 결정하기 위해 다음 규칙이 사용됩니다.

1 단순 물질(H2, S8, P4) p. 영형. 0과 같습니다.

2 상수 p. 영형. 알칼리(E+) 및 알칼리 토류(E2+) 원소와 불소 P-를 가지고 있습니다.

3 대부분의 화합물의 수소에는 s가 있습니다. 영형. H + (H2O, CH4, HCl), 수소화물 - H-(-NaH, CaH2); 와 함께. 영형. 산소는 일반적으로 과산화물(-O-O-) - 1(O-)에서 -2(O2-)와 같습니다.

4 비금속의 이원 화합물에서 음수 p. 영형. 오른쪽 요소에 할당됨).

5 대수합 p. 영형. 분자는 0이고 이온은 전하입니다.

특정 수의 다른 원자를 부착하거나 대체하는 원자의 능력을 VALENCE라고 합니다. 원자가의 척도는 수소가 1이고 산소가 2가인 경우 원소에 부착된 수소 또는 산소 원자의 수입니다.

정성적 고려에서, 반응 속도는 온도가 증가함에 따라 증가해야 한다는 것이 분명합니다. 이 경우 충돌하는 입자의 에너지가 증가하고 충돌 중에 화학적 변형이 발생할 확률이 높아집니다. 화학 역학에서 온도 효과에 대한 정량적 설명을 위해 두 가지 기본 관계인 반호프 규칙과 아레니우스 방정식이 사용됩니다.

반트 호프의 법칙 10 ° C로 가열하면 대부분의 화학 반응 속도가 2-4 배 증가한다는 사실에 있습니다. 수학적으로 이것은 반응 속도가 멱법칙 방식으로 온도에 의존한다는 것을 의미합니다.

, (4.1)

여기서 속도의 온도 계수( = 24)입니다. Van't Hoff의 규칙은 매우 거칠고 매우 제한된 온도 범위에서만 적용됩니다.

훨씬 더 정확한 것은 아레니우스 방정식속도 상수의 온도 의존성 설명:

, (4.2)

어디 아르 자형- 보편적인 기체 상수; ㅏ- 온도에 의존하지 않고 반응 유형에 의해서만 결정되는 사전 지수 인자; 에이 - 활성화 에너지, 일부 임계 에너지로 특징지을 수 있습니다. 대략적으로 말하자면, 충돌하는 입자의 에너지가 에이, 에너지가 초과하면 충돌 중에 반응이 발생하지 않습니다. 에이, 반응이 일어납니다. 활성화 에너지는 온도에 의존하지 않습니다.

그래픽 종속성 케이(티) 다음과 같이:

저온에서는 화학 반응이 거의 발생하지 않습니다. 케이(티) 0. 매우 높은 온도에서 속도 상수는 한계값에 도달하는 경향이 있습니다. 케이(티)ㅏ. 이것은 모든 분자가 화학적으로 활성이고 충돌할 때마다 반응이 일어난다는 사실에 해당합니다.

활성화 에너지는 두 온도에서 속도 상수를 측정하여 결정할 수 있습니다. 식 (4.2)는 다음을 의미합니다.

. (4.3)

보다 정확하게는 활성화 에너지는 여러 온도에서 속도 상수 값에서 결정됩니다. 이를 위해 Arrhenius 방정식(4.2)은 로그 형식으로 작성됩니다.

좌표 ln에 실험 데이터 쓰기 케이 - 1/티. 결과 직선의 기울기의 접선은 - 에이 / 아르 자형.

일부 반응의 경우 사전 지수 인자는 온도에 약간만 의존합니다. 이 경우 이른바 실험적 활성화 에너지:

. (4.4)

사전 지수 인자가 일정하면 실험적 활성화 에너지는 Arrhenius 활성화 에너지와 같습니다. 이자형 op = 에이.

예 4-1. Arrhenius 방정식을 사용하여 van't Hoff 규칙이 유효한 온도와 활성화 에너지를 추정합니다.

해결책. 속도 상수의 거듭제곱 법칙 종속성으로 van't Hoff 규칙(4.1)을 표현해 보겠습니다.

,

어디 비- 상수 값. 이 식을 Arrhenius 방정식(4.2)과 비교하여 ~ 이자형 = 2.718:

.

이 근사 평등의 두 부분에 대한 자연 로그를 취합시다.

.

얻어진 관계를 온도에 대해 미분하면 활성화 에너지와 온도 사이에 원하는 관계를 찾을 수 있습니다.

활성화 에너지와 온도가 이 관계를 대략적으로 만족하면 반호프 법칙을 사용하여 온도가 반응 속도에 미치는 영향을 추정할 수 있습니다.

예 4-2. 70°C에서 1차 반응은 60분 안에 40% 완료됩니다. 활성화 에너지가 60kJ/mol인 경우 120분 동안 반응이 80% 완료되는 온도는 몇 도입니까?

해결책. 1차 반응의 경우 속도 상수는 다음과 같이 전환도로 표시됩니다.

,

여기서 a = 엑스/ㅏ- 변형 정도. Arrhenius 방정식을 고려하여 두 가지 온도에서 이 방정식을 작성합니다.

어디 에이= 60kJ/mol, 티 1 = 343K, 티 1 = 60분, a 1 = 0.4, 티 2 = 120분, a 2 = 0.8. 한 방정식을 다른 방정식으로 나누고 로그를 취하십시오.

위의 양을 이 식에 대입하면 다음을 찾을 수 있습니다. 티 2 \u003d 333K \u003d 60oC

예 4-3. -1.1 o C의 온도에서 +2.2 o C의 온도로 이동할 때 물고기 근육의 박테리아 가수분해 속도는 두 배가 됩니다. 이 반응의 활성화 에너지를 추정하십시오.

해결책. 가수분해 속도가 2배 증가하는 것은 속도 상수의 증가로 인한 것입니다. 케이 2 = 2케이하나 . 두 온도에서 속도 상수와 관련된 활성화 에너지는 식 (4.3)에서 다음과 같이 결정할 수 있습니다. 티 1 = 티 1 + 273.15 = 272.05K 티 2 = 티 2 + 273.15 = 275.35K:

130800J/mol = 130.8kJ/mol.

4-1. van't Hoff 규칙을 사용하여 20 ° C에서 2 시간이 걸리는 경우 15 분 후에 반응이 끝나는 온도를 계산하십시오. 속도의 온도 계수는 3입니다. (답)

4-2. 323K에서 물질의 반감기는 100분이고 353K에서는 15분입니다. 속도의 온도 계수를 결정하십시오.(답)

4-3. 300K에서 온도가 100C 증가하여 반응 속도가 3배 증가하려면 활성화 에너지는 얼마여야 합니다. a) 300K에서; b) 1000K에서?(답변)

4-4. 1차 반응은 25kcal/mol의 활성화 에너지와 5의 사전 지수 인자를 갖습니다. 10 13초 -1 . 이 반응의 반감기는 어떤 온도에서: a) 1분; b) 30일? (답변)

4-5. 0 o C에서 10 o C로 가열하거나 10 o C에서 20 o C로 가열할 때 두 가지 경우 중 반응 속도 상수가 더 많이 증가하는 경우는 어느 것입니까? Arrhenius 방정식을 사용하여 답을 정당화하십시오.(대답)

4-6. 어떤 반응의 활성화 에너지는 다른 반응의 활성화 에너지보다 1.5배 더 큽니다. 에서 가열될 때 티 1 ~ 티 2 두 번째 반응의 속도 상수는 다음에서 증가했습니다. ㅏ한번. 에서 가열했을 때 첫 번째 반응의 속도 상수는 몇 배 증가했습니까? 티 1 ~ 티 2? (답변)

4-7. 복잡한 반응의 속도 상수는 다음과 같이 기본 단계의 속도 상수로 표현됩니다.

활성화 에너지와 복잡한 반응의 사전 지수 인자를 기본 단계와 관련된 해당 양으로 표현하십시오. (답)

4-8. 125°C에서 20분 동안의 1차 비가역 반응에서 출발 물질의 전환율은 60%였고, 145°C에서는 5.5분 내에 동일한 전환율이 달성되었습니다. 이 반응의 속도상수와 활성화 에너지를 구하라.(대답)

4-9. 25℃의 온도에서 1차 반응은 30분 안에 30%로 완료된다. 활성화 에너지가 30kJ/mol인 경우 반응이 40분 동안 60% 완료되는 온도는 몇 도입니까? (답)

4-10. 25℃의 온도에서 1차 반응은 15분 안에 70%로 완료된다. 활성화 에너지가 50kJ/mol인 경우 15분 동안 반응이 50% 완료되는 온도는 몇 도입니까? (답)

4-11. 1차 반응의 속도 상수는 4.02입니다. 393K 및 1.98에서 10 -4초 -1 10 -3 s -1 at 413 K. 이 반응에 대한 사전 지수 인자를 계산하십시오.(답)

4-12. 반응 H 2 + I 2 2HI의 경우, 683K의 온도에서 속도 상수는 0.0659l/(mol. min)이고 716K - 0.375l/(mol. min)의 온도에서입니다. 이 반응의 활성화 에너지와 700K의 온도에서 속도 상수를 구하십시오. (답)

4-13. 2N 2 O 2N 2 + O 2 반응의 경우 986K의 온도에서 속도 상수는 6.72 l/(mol. min)이고 1165 K - 977.0 l/(mol. min)의 온도에서입니다. 이 반응의 활성화 에너지와 1053.0 K의 온도에서 속도 상수를 구하십시오. (답)

4-14. H +를 포함하는 이온화 용매의 트리클로로아세테이트 이온은 방정식에 따라 분해됩니다.

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

속도 결정 단계는 트리클로로아세테이트 이온에서 C-C 결합의 단분자 절단입니다. 반응은 1차로 진행되며 속도상수는 다음과 같다. 케이= 3.11 . 90 o C에서 10 -4 초 -1, 케이= 7.62. 80 o C에서 10 -5 s -1. a) 활성화 에너지, b) 60 o C에서 속도 상수를 계산합니다. (답)

4-15. 반응 CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH * CH 3 COONa + C 2 H 5 OH의 경우 282.6K의 온도에서 속도 상수는 2.307 l/(mol. min), 318.1 K - 21.65의 온도에서 내가 /(몰.분). 이 반응의 활성화 에너지와 343K의 온도에서 속도 상수를 구하십시오. (답)

4-16. 반응 C 12 H 22 O 11 + H 2 OC 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 의 경우, 298.2 K의 온도에서 속도 상수는 0.765 l/(mol. min)이고, 328.2K - 35.5l/(몰/분). 이 반응의 활성화 에너지와 313.2K의 온도에서 속도 상수를 구하십시오. (답)

4-17. 물질은 속도 상수를 사용하여 두 개의 평행 경로로 분해됩니다. 케이 1 및 케이 2. 10 o C에서 이 두 반응의 활성화 에너지의 차이는 얼마입니까? 케이 1 /케이 2 = 10, 40 o C에서 케이 1 /케이 2 = 0.1? (답변)

4-18. 같은 차수의 두 반응에서 활성화 에너지의 차이는 다음과 같습니다. 이자형 2 - 이자형 1 = 40kJ/mol. 293K의 온도에서 속도 상수의 비율은 다음과 같습니다. 케이 1 /케이 2 \u003d 2. 속도 상수는 어떤 온도에서 같습니까? (답변)

4-19. 수용액에서 아세톤 디카르복실산의 분해는 1차 반응입니다. 이 반응의 속도 상수는 다양한 온도에서 측정되었습니다.

활성화 에너지와 사전 지수 인자를 계산합니다. 25°C에서 반감기는 얼마입니까?