Քիմիական ռեակցիաների մեծ մասի արագությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Քանի որ ռեակտիվների կոնցենտրացիան գործնականում անկախ է ջերմաստիճանից, ըստ ռեակցիայի կինետիկ հավասարման, ջերմաստիճանի հիմնական ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա տեղի է ունենում ռեակցիայի արագության հաստատունի փոփոխության միջոցով: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ բախվող մասնիկների էներգիան մեծանում է, և հավանականությունը, որ բախման ժամանակ տեղի է ունենում քիմիական փոխակերպում։

Ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից կարելի է բնութագրել ջերմաստիճանի գործակիցի արժեքով։

Սովորական ջերմաստիճաններում (273–373 Կ) շատ քիմիական ռեակցիաների արագության վրա ջերմաստիճանի ազդեցության վերաբերյալ փորձարարական տվյալները ցույց են տվել, որ ջերմաստիճանի բարձրացումը 10 աստիճանով մեծացնում է ռեակցիայի արագությունը 2–4 անգամ (ֆուրգ. Հոֆի կանոն):

Ըստ van't Hoff արագության հաստատուն ջերմաստիճանի գործակից(Van't Hoff գործակիցը)ջերմաստիճանի բարձրացմամբ ռեակցիայի արագության աճն է 10աստիճաններ։

(4.63)

որտեղ և են արագության հաստատունները ջերմաստիճաններում և ; ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցն է։

Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև nտասնյակ աստիճաններ, արագության հաստատունների հարաբերակցությունը հավասար կլինի

Որտեղ nկարող է լինել կամ ամբողջ կամ կոտորակային թիվ:

Վանտ Հոֆի կանոնը մոտավոր կանոն է։ Այն կիրառելի է նեղ ջերմաստիճանի միջակայքում, քանի որ ջերմաստիճանի գործակիցը փոխվում է ջերմաստիճանի հետ:

Ռեակցիայի արագության հաստատունի ավելի ճշգրիտ կախվածությունը ջերմաստիճանից արտահայտվում է կիսաէմպիրիկ Արհենիուսի հավասարմամբ.

որտեղ A-ն նախնական էքսպոնենցիալ գործոն է, որը կախված չէ ջերմաստիճանից, այլ որոշվում է միայն ռեակցիայի տեսակով. Էլ -քիմիական ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան. Ակտիվացման էներգիան կարող է ներկայացվել որպես որոշակի շեմային էներգիա, որը բնութագրում է էներգիայի արգելքի բարձրությունը ռեակցիայի ճանապարհին: Ակտիվացման էներգիան նույնպես կախված չէ ջերմաստիճանից։

Այս կախվածությունը հաստատվել է 19-րդ դարի վերջին։ Հոլանդացի գիտնական Արրենիուսը տարրական քիմիական ռեակցիաների համար.

Ուղղակի ակտիվացման էներգիա ( Ե 1) և հակառակը ( Ե 2) ռեակցիան կապված է Դ ռեակցիայի ջերմային ազդեցության հետ Հհարաբերակցությունը (տես նկ. 1):

Ե 1 – Ե 2=Դ Ն.

Եթե ​​ռեակցիան էնդոթերմիկ է և Դ Հ> 0, ապա Ե 1 > Ե 2 և առաջընթաց ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան ավելի մեծ է, քան հակառակը: Եթե ​​ռեակցիան էկզոթերմիկ է, ապա Ե 1 < Е 2 .

Արրենիուսի հավասարումը (101) դիֆերենցիալ ձևով կարելի է գրել.

Հավասարումից հետևում է, որ որքան մեծ է ակտիվացման էներգիան E, այնքան ավելի արագ է բարձրանում ռեակցիայի արագությունը ջերմաստիճանի հետ։

Փոփոխականների տարանջատում կԵվ Տև հաշվի առնելով Եհաստատուն արժեք, (4.66) հավասարումը ինտեգրելուց հետո ստանում ենք.

Բրինձ. 5. Գրաֆիկ ln կ–1/Տ.

, (4.67)

որտեղ A-ն նախաէքսպոնենցիալ գործոն է, որն ունի արագության հաստատունի չափ: Եթե ​​այս հավասարումը վավեր է, ապա կոորդինատներով գրաֆիկի վրա փորձնական կետերը գտնվում են ուղիղ գծի վրա՝ a անկյան տակ աբսցիսայի առանցքի նկատմամբ, և թեքությունը () հավասար է, ինչը հնարավորություն է տալիս հաշվարկել ակտիվացման էներգիան: քիմիական ռեակցիա արագության հաստատունի կախվածությունից ջերմաստիճանից՝ համաձայն հավասարման.

Քիմիական ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան կարելի է հաշվարկել երկու տարբեր ջերմաստիճաններում արագության հաստատունների արժեքներից՝ օգտագործելով հավասարումը.

. (4.68)

Արհենիուսի հավասարման տեսական ածանցումը կատարվում է տարրական ռեակցիաների համար։ Բայց փորձը ցույց է տալիս, որ բարդ ռեակցիաների ճնշող մեծամասնությունը նույնպես ենթարկվում է այս հավասարմանը: Այնուամենայնիվ, բարդ ռեակցիաների համար ակտիվացման էներգիան և Արենիուսի հավասարման նախնական էքսպոնենցիալ գործոնը որոշակի ֆիզիկական նշանակություն չունեն:

Արհենիուսի հավասարումը (4.67) թույլ է տալիս բավարար նկարագրություն տալ ռեակցիաների լայն շրջանակի նեղ ջերմաստիճանային միջակայքում:

Ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից նկարագրելու համար օգտագործվում է նաև փոփոխված Արենիուսի հավասարումը

, (4.69)

որն արդեն ներառում է երեք պարամետր : Ա, ԵԵվ n.

Հավասարումը (4.69) լայնորեն կիրառվում է լուծույթներում տեղի ունեցող ռեակցիաների համար։ Որոշ ռեակցիաների դեպքում ռեակցիայի արագության հաստատունի կախվածությունը ջերմաստիճանից տարբերվում է վերը նշված կախվածություններից։ Օրինակ, երրորդ կարգի ռեակցիաներում արագության հաստատունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Շղթայական էկզոթերմիկ ռեակցիաներում ռեակցիայի արագության հաստատունը կտրուկ աճում է որոշակի սահմանից բարձր ջերմաստիճանում (ջերմային պայթյուն):

4.5.1. Խնդիրների լուծման օրինակներ

Օրինակ 1Որոշ ռեակցիաների արագության հաստատունը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ փոխվել է հետևյալ կերպ. տ 1 = 20 ° C;

կ 1 \u003d 2,76 10 -4 ր. -1; տ 2 \u003d 50 0 C; կ 2 = 137,4 10 -4 ր. -1 Որոշեք քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատունի ջերմաստիճանի գործակիցը:

Լուծում. Van't Hoff կանոնը հնարավորություն է տալիս հարաբերությունից հաշվարկել արագության հաստատունի ջերմաստիճանի գործակիցը

է n= =2 ¸ 4, որտեղ n = = =3;

g 3 \u003d \u003d 49,78 գ \u003d 3,68

Օրինակ 2Օգտագործելով van't Hoff կանոնը, հաշվարկեք, թե ռեակցիան ինչ ջերմաստիճանում կավարտվի 15 րոպեում, եթե 20 0 C ջերմաստիճանում տեւել է 120 րոպե։ Ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը 3 է։

Լուծում.Ակնհայտ է, որ որքան կարճ է արձագանքման ժամանակը ( տ), այնքան մեծ է ռեակցիայի արագության հաստատունը.

3n = 8, n ln3 = ln8, n== .

Ջերմաստիճանը, որում ռեակցիան կավարտվի 15 րոպեում, հետևյալն է.

20 + 1,9 × 10 \u003d 39 0 C:

Օրինակ 3Քացախ-էթիլ էսթերի սապոնացման ռեակցիայի արագության հաստատունը ալկալային լուծույթով 282,4 Կ ջերմաստիճանում հավասար է 2,37 լ 2 / մոլ 2 րոպե: , իսկ 287,40 Կ ջերմաստիճանում հավասար է 3,2 լ 2 / մոլ 2 ր. Գտե՛ք այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում այս ռեակցիայի արագության հաստատունը 4 է:

Լուծում.

1. Իմանալով արագության հաստատունների արժեքները երկու ջերմաստիճանում, մենք կարող ենք գտնել ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան.

= = 40,8 կՋ/մոլ:

2. Իմանալով ակտիվացման էներգիայի արժեքը՝ Արենիուսի հավասարումից

Հարցեր և առաջադրանքներ ինքնատիրապետման համար.

1. Ի՞նչ մեծություններ են կոչվում «Arrhenius» պարամետրեր:

2. Ո՞րն է փորձարարական տվյալների նվազագույն քանակությունը, որն անհրաժեշտ է քիմիական ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան հաշվարկելու համար:

3. Ցույց տվեք, որ արագության հաստատունի ջերմաստիճանի գործակիցը կախված է ջերմաստիճանից:

4. Կա՞ն արդյոք շեղումներ Արենիուսի հավասարումից: Ինչպե՞ս կարելի է նկարագրել արագության հաստատունի կախվածությունը ջերմաստիճանից այս դեպքում:

Բարդ ռեակցիաների կինետիկա

Ռեակցիաները, որպես կանոն, չեն ընթանում բոլոր սկզբնական մասնիկների անմիջական փոխազդեցությամբ՝ դրանց անմիջական անցումով ռեակցիայի արտադրանքներին, այլ բաղկացած են մի քանի տարրական փուլերից։ Սա առաջին հերթին վերաբերում է ռեակցիաներին, որոնցում, ըստ իրենց ստոյխիոմետրիկ հավասարման, մասնակցում են ավելի քան երեք մասնիկներ։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ երկու կամ մեկ մասնիկների ռեակցիաները հաճախ չեն ընթանում պարզ երկկամ մոնոմոլեկուլային մեխանիզմով, այլ ավելի բարդ ճանապարհով, այսինքն՝ մի շարք տարրական փուլերով։

Ռեակցիաները կոչվում են բարդ, եթե սկզբնական նյութերի սպառումը և ռեակցիայի արտադրանքի ձևավորումը տեղի են ունենում մի շարք տարրական փուլերի միջոցով, որոնք կարող են տեղի ունենալ միաժամանակ կամ հաջորդաբար: Միևնույն ժամանակ, որոշ փուլեր տեղի են ունենում այնպիսի նյութերի մասնակցությամբ, որոնք ոչ սկզբնական նյութեր են, ոչ էլ ռեակցիայի արտադրանք (միջանկյալ նյութեր):

Որպես բարդ ռեակցիայի օրինակ՝ կարող ենք դիտարկել էթիլենի քլորացման ռեակցիան երկքլորէթանի առաջացմամբ։ Ուղղակի փոխազդեցությունը պետք է անցնի չորս անդամից բաղկացած ակտիվացված համալիրի միջով, որը կապված է բարձր էներգիայի պատնեշի հաղթահարման հետ: Նման գործընթացի արագությունը ցածր է: Եթե ​​համակարգում այս կամ այն ​​կերպ ձևավորվում են ատոմներ (օրինակ՝ լույսի ազդեցության տակ), ապա գործընթացը կարող է ընթանալ շղթայական մեխանիզմի համաձայն։ Ատոմը հեշտությամբ միանում է կրկնակի կապին՝ ձևավորելով ազատ ռադիկալ - . Այս ազատ ռադիկալը կարող է հեշտությամբ պոկել ատոմը մոլեկուլից և ձևավորել վերջնական արդյունք - , որի արդյունքում ազատ ատոմը վերականգնվում է:

Այս երկու փուլերի արդյունքում մեկ մոլեկուլ և մեկ մոլեկուլ վերածվում են արտադրանքի մոլեկուլի - , և վերածնված ատոմը փոխազդում է հաջորդ էթիլենի մոլեկուլի հետ։ Երկու փուլերն էլ ունեն ցածր ակտիվացման էներգիա, և այս կերպ ապահովում է արագ արձագանք: Հաշվի առնելով ազատ ատոմների և ազատ ռադիկալների վերահամակցման հնարավորությունը՝ գործընթացի ամբողջական սխեման կարելի է գրել այսպես.

Ամբողջ բազմազանությամբ, բարդ ռեակցիաները կարող են կրճատվել մի քանի տեսակի բարդ ռեակցիաների համակցության, մասնավորապես զուգահեռ, հաջորդական և շարքային զուգահեռ ռեակցիաներ:

Երկու փուլերը կոչվում են հաջորդականեթե մի փուլում ձևավորված մասնիկը մեկ այլ փուլի սկզբնական մասնիկն է։ Օրինակ, վերը նշված սխեմայում առաջին և երկրորդ փուլերը հաջորդական են.

.

Երկու փուլերը կոչվում են զուգահեռ, եթե նույն մասնիկները երկուսին էլ մասնակցում են որպես սկզբնական։ Օրինակ, ռեակցիայի սխեմայում չորրորդ և հինգերորդ փուլերը զուգահեռ են.

Երկու փուլերը կոչվում են շարք-զուգահեռ, եթե դրանք զուգահեռ են մեկի նկատմամբ և հաջորդական՝ այս փուլերին մասնակցող մասնիկների նկատմամբ։

Շարքային զուգահեռ քայլերի օրինակ են այս ռեակցիայի սխեմայի երկրորդ և չորրորդ քայլերը:

Բնորոշ նշանները, որ ռեակցիան ընթանում է բարդ մեխանիզմի համաձայն, ներառում են հետևյալ նշանները.

Ռեակցիայի կարգի և ստոյխիոմետրիկ գործակիցների անհամապատասխանություն;

Արտադրանքի կազմի փոփոխություն՝ կախված ջերմաստիճանից, սկզբնական կոնցենտրացիաներից և այլ պայմաններից.

Գործընթացի արագացում կամ դանդաղում, երբ փոքր քանակությամբ նյութեր ավելացվում են ռեակցիայի խառնուրդին.

Անոթի նյութի և չափերի ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա և այլն:

Բարդ ռեակցիաների կինետիկ վերլուծության մեջ կիրառվում է անկախության սկզբունքը. «Եթե համակարգում միաժամանակ տեղի են ունենում մի քանի պարզ ռեակցիաներ, ապա դրանցից յուրաքանչյուրի վրա կիրառվում է քիմիական կինետիկայի հիմնական պոստուլատը, կարծես այս ռեակցիան միակն է»: Այս սկզբունքը կարող է ձևակերպվել նաև հետևյալ կերպ. «Տարրական ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը կախված չէ նրանից, թե արդյոք տվյալ համակարգում այլ տարրական ռեակցիաներ են ընթանում միաժամանակ»։

Անկախության սկզբունքը գործում է բարդ մեխանիզմով ընթացող ռեակցիաների մեծ մասի համար, բայց համընդհանուր չէ, քանի որ կան ռեակցիաներ, որոնցում որոշ պարզ ռեակցիաներ ազդում են մյուսների ընթացքի վրա (օրինակ՝ զուգակցված ռեակցիաներ):

Բարդ քիմիական ռեակցիաների ուսումնասիրության մեջ կարևոր է սկզբունքը միկրոշրջելիությունկամ մանրամասն հաշվեկշիռ:

եթե ներս բարդ գործընթացհաստատվում է քիմիական հավասարակշռություն, այնուհետև առաջընթաց և հակադարձ ռեակցիաների արագությունները պետք է հավասար լինեն տարրական փուլերից յուրաքանչյուրի համար:

Բարդ ռեակցիայի առաջացման ամենատարածված դեպքն այն է, երբ ռեակցիան ընթանում է մի քանի պարզ քայլերով, որոնք ընթանում են տարբեր արագությամբ: Տեմպերի տարբերությունը հանգեցնում է նրան, որ ռեակցիայի արտադրանքի ստացման կինետիկան կարող է որոշվել միայն մեկ ռեակցիայի օրենքներով։ Օրինակ՝ զուգահեռ ռեակցիաների դեպքում ամբողջ պրոցեսի արագությունը որոշվում է ամենաարագ փուլի արագությամբ, իսկ հաջորդական ռեակցիաների դեպքում՝ ամենադանդաղը։ Հետևաբար, հաստատունների զգալի տարբերությամբ զուգահեռ ռեակցիաների կինետիկան վերլուծելիս կարելի է անտեսել դանդաղ փուլի արագությունը, իսկ հաջորդական ռեակցիաները վերլուծելիս անհրաժեշտ չէ որոշել արագ ռեակցիայի արագությունը։

Հաջորդական ռեակցիաներում ամենադանդաղ ռեակցիան կոչվում է սահմանափակող. Սահմանափակող փուլն ունի արագության ամենափոքր հաստատունը:

Եթե ​​բարդ ռեակցիայի առանձին փուլերի արագության հաստատունների արժեքները մոտ են, ապա դա անհրաժեշտ է ամբողջական վերլուծությունամբողջ կինետիկ սխեման:

Փոխարժեքը որոշող փուլի հայեցակարգի ներդրումը շատ դեպքերում պարզեցնում է նման համակարգերի դիտարկման մաթեմատիկական կողմը և բացատրում այն ​​փաստը, որ երբեմն բարդ, բազմաստիճան ռեակցիաների կինետիկան լավ նկարագրվում է պարզ հավասարումներով, օրինակ՝ առաջինի. պատվեր.

Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ռեակցիայի արագության աճը սովորաբար բնութագրվում է ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցով, որը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է տվյալ ռեակցիայի արագությունը մեծանում համակարգի ջերմաստիճանի 10 ° C-ով բարձրացմամբ: Տարբեր ռեակցիաների ջերմաստիճանի գործակիցը տարբեր է: Սովորական ջերմաստիճանում ռեակցիաների մեծ մասի համար դրա արժեքը գտնվում է 2 ... 4-ի սահմաններում:

Ջերմաստիճանի գործակիցը որոշվում է այսպես կոչված «վանտ Հոֆ կանոնի» համաձայն, որը մաթեմատիկորեն արտահայտվում է հավասարմամբ.

v 2 /v 1 = գ ( Տ 2 – Տ 1)/10 ,

Որտեղ v 1 և v 2 – ռեակցիայի արագությունը ջերմաստիճանում Տ 1 և Տ 2; g-ը ռեակցիայի ջերմաստիճանի գործակիցն է:

Այսպիսով, օրինակ, եթե g = 2, ապա համար Տ 2 - Տ 1 = 50 ° С v 2 /v 1 = 2 5 = 32, այսինքն. ռեակցիան արագացել է 32 անգամ, և այդ արագացումը որևէ կերպ կախված չէ բացարձակ արժեքներից Տ 1 և Տ 2, բայց միայն նրանց տարբերությամբ:

ակտիվացման էներգիա,քիմիական ռեակցիայի տարրական գործողության մեջ մտնող մասնիկների (մոլեկուլներ, ռադիկալներ, իոններ և այլն) միջին էներգիայի արժեքների և արձագանքող համակարգի բոլոր մասնիկների միջին էներգիայի արժեքների միջև: Տարբեր քիմիական ռեակցիաների համար Ե. և. տատանվում է լայնորեն՝ մի քանիից մինչև ~ 10 ժ./մոլ.Նույն քիմիական ռեակցիայի համար E. a-ի արժեքը. կախված է մոլեկուլների բաշխման ֆունկցիաների տեսակից՝ դրանց թարգմանական շարժման էներգիաների և ազատության ներքին աստիճանների առումով (էլեկտրոնային, թրթռումային, պտտվող): Որպես վիճակագրական արժեք E. a. պետք է տարբերվի շեմային էներգիայից կամ էներգետիկ արգելքից. նվազագույն էներգիան, որը պետք է ունենա մեկ զույգ բախվող մասնիկները տվյալ տարրական ռեակցիայի առաջացման համար:

Արրենիուսի հավասարումը, արագության հաստատունի ջերմաստիճանից կախվածություն Դեպիտարրական քիմ. ռեակցիաներ:

որտեղ A-ն նախնական էքսպոնենցիալ գործոն է (չափը նույնն է, ինչ k-ն), Ե ա- ակտիվացման էներգիա, սովորաբար ընդունում է դրական: արժեքներ, T-abs. ջերմաստիճան, k-Boltzmann հաստատուն. Ընդունված է մեջբերել Ե ամեկ մոլեկուլի համար: և մասնիկների քանակի վրա Ն Ա\u003d 6.02 * 10 23 (Ավոգադրոյի հաստատուն) և արտահայտված կՋ / մոլով; այս դեպքերում Արհենիուսի հավասարման մեջ արժեքը կփոխարինել գազի հաստատունը Ռ. 1nk-ի գրաֆիկը 1-ի դիմաց /կՏ(Arrhenius հողամաս) - ուղիղ գիծ, ​​որի բացասական թեքությունը որոշվում է ակտիվացման էներգիայով Ե աև բնութագրում է դրական: ջերմաստիճանի կախվածություն Դեպի.

ԿատալիզատորՔիմիական, որը արագացնում է ռեակցիան, բայց չի մտնում ռեակցիայի արտադրանքի մեջ: Կատալիզատորի քանակը, ի տարբերություն այլ ռեակտիվների, ռեակցիայից հետո չի փոխվում։ Կարևոր է հասկանալ, որ կատալիզատորը ներգրավված է ռեակցիայի մեջ: Տրամադրելով ռեակցիայի ավելի արագ ուղի, կատալիզատորը փոխազդում է սկզբնական նյութի հետ, ստացված միջանկյալ միացությունը ենթարկվում է փոխակերպումների և վերջապես բաժանվում է արտադրանքի և կատալիզատորի։ Այնուհետև կատալիզատորը կրկին արձագանքում է սկզբնական նյութի հետ, և այս կատալիտիկ ցիկլը կրկնվում է բազմիցս (մինչև միլիոն անգամ) [ աղբյուրը?] կրկնվում է։

Կատալիզատորները դասակարգվում են միատարրԵվ տարասեռ. Համասեռ կատալիզատորը ռեակտիվների հետ նույն փուլում է, տարասեռը կազմում է անկախ փուլ, որը բաժանված է միջերեսով այն փուլից, որտեղ գտնվում են ռեակտիվները: Տիպիկ միատարր կատալիզատորներն են թթուները և հիմքերը: Որպես տարասեռ կատալիզատորներ օգտագործվում են մետաղները, դրանց օքսիդները և սուլֆիդները։

Նույն տեսակի ռեակցիաները կարող են ընթանալ ինչպես միատարր, այնպես էլ տարասեռ կատալիզատորներով: Այսպիսով, թթվային լուծույթների հետ մեկտեղ օգտագործվում են պինդ Al 2 O 3 , TiO 2 , ThO 2 , ալյումոսիլիկատներ, թթվային հատկություններով ցեոլիտներ։ Հիմնական հատկություններով տարասեռ կատալիզատորներ՝ CaO, BaO, MgO:

Տարասեռ կատալիզատորները, որպես կանոն, ունեն բարձր զարգացած մակերես, որի համար դրանք բաշխվում են իներտ հենարանի վրա (սիլիկագել, կավահող, ակտիվացված ածխածին և այլն)։

Յուրաքանչյուր տեսակի ռեակցիայի համար արդյունավետ են միայն որոշակի կատալիզատորներ: Բացի արդեն նշվածներից թթու-բազային, կան կատալիզատորներ ռեդոքս; դրանք բնութագրվում են անցումային մետաղի կամ դրա միացության առկայությամբ (Co +3, V 2 O 5 + MoO 3): Այս դեպքում կատալիզը կատարվում է անցումային մետաղի օքսիդացման վիճակը փոխելով։

Ցրված համակարգ- սրանք երկու կամ ավելի փուլերի (մարմինների) գոյացումներ են, որոնք ընդհանրապես կամ գործնականում չեն խառնվում և քիմիական ռեակցիա չեն ունենում միմյանց հետ: Նյութերից առաջինը ցրված փուլ) նուրբ բաշխված է երկրորդում ( ցրման միջավայր) Եթե ​​կան մի քանի փուլեր, դրանք կարող են ֆիզիկապես առանձնացվել միմյանցից (ցենտրիֆուգմամբ, տարանջատմամբ և այլն):

Սովորաբար ցրված համակարգերը կոլոիդային լուծույթներն են, լուծույթները։ Ցրված համակարգերը ներառում են նաև պինդ ցրված միջավայրի դեպքը, որտեղ գտնվում է ցրված փուլը:

Ցրված համակարգերի առավել ընդհանուր դասակարգումը հիմնված է դիսպերսիոն միջավայրի և ցրված փուլի ագրեգացման վիճակի տարբերության վրա: Երեք տեսակի ագրեգատային վիճակի համակցությունները հնարավորություն են տալիս տարբերակել դիսպերս համակարգերի ինը տեսակ։ Հակիրճության համար դրանք սովորաբար նշվում են կոտորակով, որի համարիչը ցույց է տալիս ցրված փուլը, իսկ հայտարարը ցույց է տալիս ցրման միջավայրը, օրինակ՝ «գազ հեղուկում» համակարգի համար ընդունված է G/L անվանումը։

կոլոիդային լուծույթներ. Կոլոիդային վիճակը բնորոշ է շատ նյութերի, եթե դրանց մասնիկները ունեն 1-ից 500 նմ չափսեր։ Հեշտ է ցույց տալ, որ այս մասնիկների ընդհանուր մակերեսը հսկայական է: Եթե ​​ենթադրենք, որ մասնիկները ունեն 10 նմ տրամագծով գնդակի ձև, ապա դրանց ընդհանուր ծավալով. մասնիկներ 1 սմ 3 կունենան

մակերեսը մոտ 10 մ2։ Ինչպես նշվեց ավելի վաղ, մակերեսային շերտը բնութագրվում է մակերևութային էներգիայով և որոշակի մասնիկներ, այդ թվում՝ իոններ կլանելու ունակությամբ։

լուծումից։ բնորոշ հատկանիշկոլոիդային մասնիկներն իրենց մակերևույթի վրա լիցքի առկայությունն է՝ իոնների ընտրովի կլանման պատճառով: Կոլոիդային մասնիկն ունի բարդ կառուցվածք։ Այն ներառում է միջուկը, ներծծված իոնները, հակադրիչները և լուծիչը: Կան լիոֆիլ (գիդ.

ռոֆիլային) կոլոիդներ, որոնցում լուծիչը փոխազդում է մասնիկների միջուկների հետ, իլնոֆոբ (հիդրոֆոբ) կոլոիդներ, որոնցում լուծիչը չի փոխազդում միջուկների հետ.

մասնիկներ. Լուծիչը մտնում է հիդրոֆոբ մասնիկների բաղադրության մեջ միայն որպես ներծծվող իոնների սոլվատ պատյան կամ լիոֆոբ և լիոֆիլ մասեր ունեցող կայունացուցիչների (մակերեսային ակտիվ նյութերի) առկայության դեպքում:

Ահա կոլոիդային մասնիկների մի քանի օրինակ.

Ինչպես. երևում է, որ միջուկը բաղկացած է մասնիկների էլեկտրական չեզոք ագրեգատից՝ միջուկը կազմող տարրերի կլանված իոններով (այս օրինակներում՝ Ag +, HS-, Fe 3+ իոններ)։ Կոլոիդային մասնիկը, բացի միջուկից, ունի հակաիոններ և լուծիչ մոլեկուլներ։ Կլանված իոնները և հակաիոնները լուծիչով կազմում են ներծծվող շերտ: Մասնիկի ընդհանուր լիցքը հավասար է կլանված իոնների և հակաիոնների լիցքերի տարբերությանը։ Մասնիկների շուրջը իոնների ցրված շերտ է, որի լիցքը հավասար է կոլոիդային մասնիկի թվին։ Կոլոիդային մասնիկը և ցրված շերտերը կազմում են էլեկտրական չեզոք միցել

Միցելներ(լատ. միկա- մասնիկ, հատիկ) - կոլոիդ համակարգերի մասնիկներ, կազմված են տվյալ միջավայրում չլուծվող շատ փոքր միջուկից, որը շրջապատված է կլանված իոնների և լուծիչ մոլեկուլների կայունացնող թաղանթով: Օրինակ, մկնդեղի սուլֆիդային միցելն ունի հետևյալ կառուցվածքը.

((Որպես 2 S 3) m nHS - (n-x)H +) x- xH +

Միցելների միջին չափը 10 -5-ից 10 -7 սմ է:

Կոագուլյացիա- կոլոիդային լուծույթի բաժանումը երկու փուլի՝ լուծիչի և դոնդողանման զանգվածի, կամ լուծույթի խտացում՝ լուծվող նյութի մասնիկների կոշտացման հետևանքով.

Պեպտիզացիան կոլոիդային նստվածքի կամ գելի անցման գործընթացն է կոլոիդային լուծույթի հեղուկի կամ դրան ավելացված նյութերի ազդեցության տակ, որոնք լավ կլանվում են նստվածքի կամ գելի կողմից, այս դեպքում կոչվում են պեպտիզերներ (օրինակ՝ ճարպերի պեպտիզացիա լեղու գործողություն):
Պեպտիզացիա - գելերի մասնիկների (ժելե) կամ չամրացված նստվածքների ագրեգատների տարանջատում որոշակի նյութերի ազդեցության տակ՝ պեպտիզատորներ կոլոիդային լուծույթների կոագուլյացիայից հետո։ Պեպտիզացիայի արդյունքում նստվածքը (կամ գելը) անցնում է կասեցված վիճակի։

ԼՈՒԾՈՒՄՆԵՐ,երկու կամ ավելի բաղադրիչներից բաղկացած միաֆազ համակարգեր. Ըստ ագրեգացման վիճակի՝ լուծույթները կարող են լինել պինդ, հեղուկ կամ գազային։

Լուծելիություն, նյութի կարողությունը մեկ այլ նյութի (կամ նյութերի) հետ բաղադրիչների ցրված բաշխմամբ համասեռ խառնուրդներ առաջացնելու (տես Լուծումներ)։ Լուծիչը սովորաբար համարվում է այն նյութը, որը մաքուր ձևգոյություն ունի նույն ագրեգացման վիճակում, ինչ ստացված լուծումը: Եթե ​​մինչև տարրալուծումը երկու նյութերն էլ ագրեգացման նույն վիճակում են եղել, ապա լուծիչը համարվում է խառնուրդի մեջ զգալիորեն ավելի մեծ քանակությամբ առկա նյութ:

Լուծելիությունը որոշվում է լուծիչի և լուծվող նյութի մոլեկուլների ֆիզիկական և քիմիական մերձեցմամբ, էներգիաների հարաբերությամբ՝ լուծույթի միատարր և աննման բաղադրիչների փոխազդեցությամբ։ Որպես կանոն, դրանք լավ լուծելի են միմյանց մեջ, նման են ֆիզիկական։ եւ քիմ. նյութի հատկությունները («նման լուծվում է նմանի մեջ» էմպիրիկ կանոնը): Մասնավորապես, բևեռային մոլեկուլներից կազմված և իոնային կապի տիպով նյութերը լավ sol. բևեռային լուծիչներում (ջուր, էթանոլ, հեղուկ ամոնիակ), իսկ ոչ բևեռային նյութերը լավ լուծ. ոչ բևեռային լուծիչներում (բենզոլ, ածխածնի դիսուլֆիդ):

Տրված նյութի լուծելիությունը կախված է ջերմաստիճանից և համապատասխան ճնշումից ընդհանուր սկզբունքհավասարակշռությունների տեղաշարժը (տես Լե Շատելիե-Բրաունի սկզբունքը): Հագեցած լուծույթի կոնցենտրացիան տրված պայմաններում թվայինորեն որոշում է տվյալ լուծիչում նյութի R. և կոչվում է նաև. լուծելիություն. Գերհագեցած լուծույթները պարունակում են ավելի մեծ քանակությամբ լուծված նյութ, քան համապատասխանում է դրա լուծելիությանը, գերհագեցած լուծույթների առկայությունը պայմանավորված է կինետիկով։ բյուրեղացման դժվարությունները (տես Նոր փուլի ծագումը): Վատ լուծվող նյութերի լուծելիությունը բնութագրելու համար օգտագործվում է ՊԱ գործունեության արդյունքը (իրենց հատկություններով իդեալին մոտ լուծույթների համար՝ PR-ի լուծելիության արդյունքը)։

Ջերմաստիճանը և ռեակցիայի արագությունը

Ֆիքսված ջերմաստիճանում ռեակցիան հնարավոր է, եթե փոխազդող մոլեկուլներն ունեն որոշակի քանակությամբ էներգիա։ Արրենիուսն այս ավելորդ էներգիան անվանեց ակտիվացման էներգիա , և հենց մոլեկուլները ակտիվացված.

Ըստ Արենիուսի, փոխարժեքի հաստատուն կև ակտիվացման էներգիա Ե ակապված են մի առնչությամբ, որը կոչվում է Արենիուսի հավասարում.

Այստեղ Անախաէքսպոնենցիալ գործոնն է, Ռհամընդհանուր գազի հաստատուն է, Տբացարձակ ջերմաստիճանն է։

Այսպիսով, հաստատուն ջերմաստիճանում ռեակցիայի արագությունը որոշում է Ե ա. Որքան ավելի շատ Ե ա, որքան փոքր է ակտիվ մոլեկուլների թիվը և այնքան դանդաղ է ընթանում ռեակցիան։ Երբ նվազում է Ե աարագությունը մեծանում է և Ե ա= 0 ռեակցիան ընթանում է ակնթարթորեն:

Արժեք Ե աբնութագրում է արձագանքող նյութերի բնույթը և փորձնականորեն որոշվում է կախվածությունից կ = զ(Տ) Գրելով հավասարումը (5.3) լոգարիթմական ձևով և լուծելով այն հաստատունների համար երկու ջերմաստիճանում, մենք գտնում ենք. Ե ա:

γ-ը քիմիական ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցն է: Van't Hoff կանոնը սահմանափակ կիրառություն ունի, քանի որ γ-ի արժեքը կախված է ջերմաստիճանից և տարածաշրջանից դուրս Ե ա= 50–100 կՋ ∙ mol–1 այս կանոնն ընդհանրապես չի կատարվում։

Նկ. 5.4 երևում է, որ սկզբնական արտադրանքները ակտիվ վիճակ տեղափոխելու վրա ծախսվող էներգիան (A * - ակտիվացված համալիր) այնուհետև ամբողջությամբ կամ մասամբ վերաթողարկվում է վերջնական արտադրանքներին անցնելու ընթացքում: Սկզբնական և վերջնական արտադրանքի էներգիաների տարբերությունը որոշում է Δ Հռեակցիա, որը կախված չէ ակտիվացման էներգիայից:

Այսպիսով, սկզբնական վիճակից վերջնական վիճակի ճանապարհին համակարգը պետք է հաղթահարի էներգետիկ արգելքը։ Միայն ակտիվ մոլեկուլները, որոնք բախման պահին ունեն անհրաժեշտ էներգիայի ավելցուկ, որը հավասար է Ե ակարող է հաղթահարել այս արգելքը և մտնել քիմիական փոխազդեցություն. Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ռեակցիայի միջավայրում ակտիվ մոլեկուլների մասնաբաժինը մեծանում է:

Preexponential բազմապատկիչԱբնութագրում է բախումների ընդհանուր թիվը. Պարզ մոլեկուլների հետ ռեակցիաների համար Ամոտ տեսական բախման մեծությանը Զ, այսինքն. Ա = Զհաշվարկված գազերի կինետիկ տեսությունից: Բարդ մոլեկուլների համար Ա ≠ Զ, ուստի անհրաժեշտ է ներկայացնել ստերիկ գործոնը Պ:

Այստեղ Զբոլոր բախումների թիվն է, Պտարածականորեն բարենպաստ բախումների համամասնությունն է (ընդունում է արժեքներ 0-ից մինչև ), ակտիվ, այսինքն՝ էներգետիկ բարենպաստ բախումների համամասնությունն է։

Հարաբերությունից ստացվում է արագության հաստատունի չափը

Վերլուծելով արտահայտությունը (5.3), մենք գալիս ենք այն եզրակացության, որ ռեակցիան արագացնելու երկու հիմնարար հնարավորություն կա.
ա) ջերմաստիճանի բարձրացում,
բ) ակտիվացման էներգիայի նվազում.

Առաջադրանքներ և թեստեր «Քիմիական կինետիկա. ջերմաստիճան և ռեակցիայի արագություն» թեմայով.

• Քիմիական ռեակցիայի արագությունը. Կատալիզատորներ - Քիմիական ռեակցիաների և դրանց ընթացքի օրինաչափությունների դասակարգում 8-9-րդ դասարաններ

  Դասեր՝ 5 առաջադրանք՝ 8 վիկտորինա՝ 1

Վան Հոֆի կանոն.

երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է 10 աստիճանով, միատարր քիմիական ռեակցիայի արագությունը մեծանում է 2-4 անգամ։

որտեղ V2-ը ռեակցիայի արագությունն է T2 ջերմաստիճանում, V1-ը ռեակցիայի արագությունն է T1 ջերմաստիճանում, ռեակցիայի ջերմաստիճանի գործակիցն է (եթե, օրինակ, այն հավասար է 2-ի, ապա ռեակցիայի արագությունը կաճի 2 անգամ, երբ ջերմաստիճանը բարձրանա։ 10 աստիճանով):

Վան Հոֆի հավասարումից ջերմաստիճանի գործակիցըհաշվարկվում է բանաձևով.

Ակտիվ բախումների տեսությունն ընդհանրացնում է օրինաչափությունները քիմ.r-ի արագության և ջերմաստիճանի կախվածությունը.

1. Ոչ բոլոր մոլեկուլները կարող են արձագանքել, այլ միայն հատուկ ակտիվ վիճակում գտնվող մոլեկուլները

2.Մոլեկուլի ակտիվացումը տեղի է ունենում բիոմոլեկուլային բախման արդյունքում։

3. Երբ բախվում են մոտավորապես նույն քանակությամբ էներգիա ունեցող մասնիկները, այն վերաբաշխվում է, ինչի արդյունքում մոլեկուլներից մեկի էներգիան հասնում է ակտիվացման էներգիային համապատասխան արժեքի։

4. Ջերմաստիճանի ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա. հավասարակշռության փոփոխություն սովորական և ակտիվ մոլեկուլներառաջինի կոնցենտրացիայի ավելացման ուղղությամբ:

Ռեակցիայի էներգետիկ պրոֆիլը (պոտենցիալ էներգիայի սյուժեն ընդդեմ ռեակցիայի կոորդինատի)

Ակտիվացման էներգիա Ea- նվազագույն լրացուցիչ էներգիան, որը պետք է հաղորդվի մոլեկուլին իր միջին արժեքից գերազանցող քիմ. փոխազդեցություն.

Արրենիուսի հավասարումըհաստատում է քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատունի կախվածությունը T ջերմաստիճանից։

Այստեղ A-ն բնութագրում է արձագանքող մոլեկուլների բախումների հաճախականությունը, R-ը գազի համընդհանուր հաստատունն է։

7. Կատալիզ. Միատարր և տարասեռ կատալիզ. Ֆերմենտների կատալիտիկ ակտիվության առանձնահատկությունները. Կատալիզ -քիմիական ռեակցիաների արագության փոփոխություն այն նյութերի առկայության դեպքում, որոնք ռեակցիայի ավարտից հետո ձևով և քանակով մնում են անփոփոխ։ Ռեակցիայի արագության աճը կոչվում է դրական կատալիզ, նվազում - բացասական կատալիզացիա (կամ արգելակում). Կատալիզատորներանվանել նյութեր, որոնք առաջացնում են դրական կատալիզ. նյութեր, որոնք դանդաղեցնում են ռեակցիաները արգելակիչներ. Տարբերակել միատարր և տարասեռ կատալիզի միջև:Ջրածնի պերօքսիդի անհամաչափության ռեակցիայի արագացումը երկքրոմատ իոնների առկայությամբ ջրային լուծույթում միատարր կատալիզի օրինակ է (կատալիզատորը ռեակցիայի խառնուրդի հետ կազմում է մեկ փուլ), իսկ մանգանի (IV) օքսիդի առկայության դեպքում՝ տարասեռ կատալիզի օրինակ է (ջրածնի պերօքսիդ–հեղուկ ֆազի ջրային լուծույթ, մանգանի օքսիդ՝ պինդ)։ Կենսաքիմիական ռեակցիաների կատալիզատորները սպիտակուցային բնույթ ունեն և կոչվում են ֆերմենտներ. Ֆերմենտները սովորական կատալիզատորներից տարբերվում են մի քանի առումներով. 1) նրանք ունեն շատ ավելի բարձր կատալիտիկ արդյունավետություն. 2) բարձր կոնկրետություն, այսինքն. գործողության ընտրողականություն; 3) շատ ֆերմենտներ կատալիտիկ ակտիվություն են ցուցաբերում միայն մեկ սուբստրատի նկատմամբ. 4) ֆերմենտները ցույց են տալիս առավելագույն արդյունավետություն միայն մեղմ պայմաններում, որոնք բնութագրվում են ջերմաստիճանների և pH-ի փոքր միջակայքով:Ֆերմենտի ակտիվությունը = Զրոյական կարգի ռեակցիայի արագություն: 8. Քիմիական հավասարակշռություն. Ռեակցիայի ուղղությամբ շրջելի և անշրջելի: Քիմիական հավասարակշռությունԴինամիկ վիճակ, որի դեպքում առաջընթաց և հակադարձ ռեակցիաների արագությունները հավասար են: Հավասարակշռության հաստատուն: մշտական արտաքին պայմաններՀավասարակշռության մեջ արտադրանքի կոնցենտրացիաների արտադրանքի և ռեակտիվ նյութի կոնցենտրացիաների արտադրանքի հարաբերակցությունը, հաշվի առնելով ստոիքիոմետրիան, հաստատուն արժեք է, անկախ քիմիական բաղադրությունըհամակարգեր. K c-ն կապված է Գիբսի E ստանդարտի հետ՝ Le Chatelier-ի սկզբունքը.ինչ-որ գործոնի (t, c, p) ազդեցությունը հավասարակշռության համակարգի վրա խթանում է հավասարակշռության տեղաշարժը նման ուղղությամբ, ինչը նպաստում է համակարգի սկզբնական բնութագրերի վերականգնմանը։ Ջերմոդինամիկական հավասարակշռության պայմաններ: G 2 -G 1 \u003d 0S 2 -S 1 \u003d 0 Հետադարձելի p-tion:այս պայմաններում, ինքնաբուխ հոսելով ինչպես առաջ, այնպես էլ հակառակ ուղղությամբ .Անցեք պայմաններով. - Թեթևակի լուծվող նստվածք - գազ - ցածր տարանջատող նյութ (ջուր) - կայուն բարդ միացություն Անշրջելի թաղամասՏրված պայմաններում հոսում է մեկ ուղղությամբ: Քիմիական հավասարակշռության դիրքը կախված է ռեակցիայի հետևյալ պարամետրերից՝ ջերմաստիճան, ճնշում և կոնցենտրացիա։ Այս գործոնների ազդեցությունը քիմիական ռեակցիայի վրա ենթակա է օրինաչափություններ, որն ընդհանուր արտահայտությամբ արտահայտվել է 1884 թվականին ֆրանսիացի գիտնական Լե Շատելիեի կողմից։ Le Chatelier-ի սկզբունքի ժամանակակից ձևակերպումը հետևյալն է.

9. Ջրի և լուծույթների դերը կյանքում. Տարրալուծման թերմոդինամիկա.Լուծումհավասարակշռության վիճակում գտնվող երկու կամ ավելի նյութերի փոփոխական կազմի միատարր համակարգ է։ Դասակարգում: 1) կշռել(կոպիտ ցրված համակարգ) կասեցումներ (պինդ հեղուկի մեջ) և էմուլսիաներ (հեղուկ հեղուկի մեջ) 2) կոլոիդներ, սալիկներ(նուրբ ցրված համակարգեր): Լուծումների արժեքը կյանքումՇատ քիմիական պրոցեսներ տեղի են ունենում միայն այն դեպքում, եթե դրանցում ներգրավված նյութերը գտնվում են լուծարված վիճակում: Ամենակարևոր կենսաբանական հեղուկները (արյուն, ավիշ, մեզ, թուք, քրտինքը) ջրի մեջ աղերի, սպիտակուցների, ածխաջրերի, լիպիդների լուծույթներն են։ Սննդի յուրացումը կապված է սննդանյութերի լուծարված վիճակի անցնելու հետ։ Կենսաքիմիական ռեակցիաները կենդանի օրգանիզմներում ընթանում են լուծույթներով։ Կենսահեղուկները մասնակցում են սննդանյութերի (ճարպեր, ամինաթթուներ, թթվածին) տեղափոխմանը, դեղերօրգանների և հյուսվածքների, ինչպես նաև օրգանիզմից մետաբոլիտների արտազատման ժամանակ։ Մարմնի հեղուկ միջավայրում պահպանվում է թթվայնության կայունությունը, աղերի և օրգանական նյութերի կոնցենտրացիան (կոնցենտրացիայի հոմեոստազ): Մեր մոլորակի վրա ամենատարածված լուծիչն է ջուր. Ջրի առանձնահատկություններ: իր ջերմային հզորությամբ գերազանցում է բոլոր նյութերին. սառեցման անոմալ վարքագիծ - ջուրը խտանում է, սկսում է սուզվել, այնուհետև բարձրանում է (բոլոր մյուս նյութերը սուզվում են, երբ սեղմվում են); կարող է սուբլիմացվել (ջրի սուբլիմացիա) - սուբլիմացիա (որոշակի պայմաններում սառույցը կարող է վերածվել գոլորշու առանց նախապես վերածվելու հեղուկ ջուր, այսինքն. առանց հալվելու) ջուրը լուծում է բոլոր նյութերը (միակ հարցն այն է, թե որքանո՞վ); ջրի բարձր դիէլեկտրական հաստատուն (արժեք, որը ցույց է տալիս, թե տվյալ նյութում երկու լիցքերի փոխազդեցության ուժը քանի անգամ է փոքր, քան վակուումում); բարձր կրիտիկական ջերմաստիճան; ջուրը ամֆոլիտ է (ոչ թթու, ոչ հիմնային); մասնակցում է մարմնի պոլիմերային կառուցվածքների ստեղծմանը (սպիտակուցներ, լիպիդներ ...); մեմբրանի փոխադրման հիմքը. Տարրալուծման թերմոդինամիկա. թերմոդինամիկայի 2-րդ օրենքի համաձայն p, T=constնյութերը կարող են ինքնաբերաբար լուծվել ցանկացած լուծիչում, եթե այս գործընթացի արդյունքում համակարգի Գիբսի էներգիան նվազում է, այսինքն. . G=( H - T S)<0 . (Հ- էնթալպիական գործոն, Տ Ստարրալուծման էնտրոպիայի գործոնն է): Հեղուկ և պինդ նյութերը լուծելիս Ս>0. Հեղուկի մեջ գազերի լուծարումը Ս<0. Էնթալպիայի փոփոխությունը էթալպիայի փոփոխության հանրահաշվական գումարն է Հ քրբյուրեղային ցանցի քայքայման և էթալպիայի փոփոխության հետևանքով Հ սոլլուծիչ մասնիկներով լուծույթի պատճառով Հսոլ = Հկր + ՀՍոլ . Գազերը լուծելիս էթալպիան Հ cr = 0, քանի որ կարիք չկա էներգիա ծախսել բյուրեղյա ցանցը ոչնչացնելու համար: Տարրալուծման ժամանակ և՛ էնտրոպիան, և՛ էնթալպիան կարող են փոխվել։ 10 . Իդեալական լուծում- խառնման էթալպիան 0 է (ածխաջրածինների միատարր խառնուրդներ, հիպոթետիկ լուծում, որտեղ միջմոլեկուլային փոխազդեցության բոլոր ուժերի հավասարությունը): Լուծելիության հաստատուն կամ PR- սա տվյալ ջերմաստիճանում հագեցած լուծույթում քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի իոնների կոնցենտրացիաների արդյունքն է՝ հաստատուն արժեք BaCO 3 \u003d Ba + CO 3, Ks \u003dՏարրալուծման և տեղումների պայմաններըՏեղումներ և տարրալուծում - փոխանակման ռեակցիաներ, որոնք տեղի են ունենում էլեկտրոլիտի լուծույթում ---1) Էլեկտրոլիտը նստեցվի, եթե լուծույթում իր իոնների կոնցենտրացիայի արտադրյալը ավելի մեծ է, քան լուծելիության հաստատունը c (Ba) * c (CO 3)> Kpr 2) Նրա նստվածքը կլուծվի, եթե ամեն ինչ հակառակը 11. Լուծումների կոլիգատիվ հատկությունները. Լուծումների կոլեգատիվ հատկությունները- սրանք նրանց հատկություններն են, որոնք տվյալ պայմաններում պարզվում են հավասար և անկախ լուծված նյութի քիմիական բնույթից. լուծույթների հատկությունները, որոնք կախված են միայն կինետիկ միավորների քանակից և դրանց ջերմային շարժումից։ Ռաուլի օրենքը և դրա հետևանքներըՀեղուկի հետ հավասարակշռության մեջ գտնվող գոլորշին կոչվում է հագեցած: Նման գոլորշու ճնշումը մաքուր լուծիչի վրա (p0) կոչվում է մաքուր լուծիչի ճնշում կամ հագեցած գոլորշու ճնշում։ Ոչ ցնդող լուծույթ պարունակող լուծույթի գոլորշու ճնշումն ուղիղ համեմատական ​​է այդ լուծույթի մոլային բաժնին. p = p0 χr-l, որտեղ p-ը գոլորշիների ճնշումն է լուծույթի վրա, PA, p0-ը գոլորշու ճնշումն է մաքուր լուծիչի վրա, χp-l-ը լուծիչի մոլային բաժինն է: Էլեկտրոլիտային լուծույթների համար օգտագործվում է հավասարման մի փոքր այլ ձև, որը թույլ է տալիս. դրան ավելացնելով իզոտոնիկ գործակից՝ Δp = i p0 χv -va, որտեղ Δp ճնշման իրական փոփոխությունն է՝ համեմատած մաքուր լուծիչի, χv-va՝ լուծույթում գտնվող նյութի մոլային բաժինը: Ռաուլի օրենքից երկուսն են հետեւանքները. Դրանցից մեկի համաձայն՝ լուծույթի եռման կետն ավելի բարձր է, քան լուծիչի եռման կետը։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ լուծույթի վրա լուծույթի հագեցված գոլորշու ճնշումը ավելի բարձր ջերմաստիճանում հավասարվում է մթնոլորտային ճնշմանը (հեղուկի եռման վիճակ), քան մաքուր լուծիչի դեպքում։ Եռման կետի բարձրացումը Tboil-ը համամասնական է լուծույթի մոլիականությանը. Tkip = Ke cmորտեղ Ke-ն էբուլիոսկոպիկ լուծիչի հաստատունն է, սմ-ը՝ մոլալային կոնցենտրացիան երկրորդ հետաքննությունՌաուլի օրենքի համաձայն՝ լուծույթի սառեցման (բյուրեղացման) ջերմաստիճանը ցածր է մաքուր լուծիչի սառեցման (բյուրեղացման) ջերմաստիճանից։ Դա պայմանավորված է լուծույթի վրա լուծույթի ավելի ցածր գոլորշի ճնշման, քան լուծիչի վրա: Tzam-ի սառեցման կետի (բյուրեղացման) նվազումը համաչափ է լուծույթի մոլալությանը ՝ Tzam = Kk սմորտեղ Kk-ն լուծույթի կրիոսկոպիկ հաստատունն է Լուծույթների բյուրեղացման ջերմաստիճանի իջեցում Վիճակբյուրեղացումը լուծույթի վրա լուծույթի վրա լուծույթի հագեցած գոլորշու ճնշման հավասարությունն է պինդ լուծիչի վրա գոլորշու ճնշմանը: Քանի որ լուծույթի վրա լուծիչի գոլորշու ճնշումը միշտ ավելի ցածր է, քան մաքուր լուծիչի վրա, այս հավասարությունը միշտ ձեռք կբերվի լուծիչի սառեցման կետից ցածր ջերմաստիճանում: Այսպիսով, օվկիանոսի ջուրը սկսում է սառչել մոտավորապես մինուս 2 ° C ջերմաստիճանում: Լուծողի բյուրեղացման ջերմաստիճանի և լուծույթի բյուրեղացման սկզբի ջերմաստիճանի տարբերությունը բյուրեղացման ջերմաստիճանի նվազում է: Լուծումների եռման կետի բարձրացում Հեղուկեռում է այն ջերմաստիճանում, որի դեպքում ընդհանուր հագեցվածության գոլորշի ճնշումը հավասարվում է արտաքին ճնշմանը։ Ցանկացած ջերմաստիճանում լուծույթի վրա հագեցվածության գոլորշիների ճնշումը կլինի ավելի քիչ, քան մաքուր լուծիչի վրա, և դրա արտաքին ճնշման հավասարությունը ձեռք կբերվի ավելի բարձր ջերմաստիճանում: Այսպիսով, T ոչ ցնդող նյութի լուծույթի եռման կետը միշտ ավելի բարձր է, քան մաքուր լուծիչի եռման կետը նույն T ° ճնշման դեպքում: Ոչ ցնդող նյութերի անսահման նոսր լուծույթների եռման կետի բարձրացումը չի նշանակում. կախված է լուծված նյութի բնույթից և ուղիղ համեմատական ​​է լուծույթի մոլային կոնցենտրացիային: Լուծողի ինքնաբուխ անցումը կիսաթափանցիկ թաղանթով, որը բաժանում է լուծույթը և լուծույթի տարբեր կոնցենտրացիաներով լուծույթը կամ երկու լուծույթը, կոչվում է. օսմոզ.Օսմոզը պայմանավորված է լուծիչների մոլեկուլների տարածմամբ կիսաթափանցելի պատնեշով, որը թույլ է տալիս անցնել միայն լուծիչի մոլեկուլներին: Վճարիչի մոլեկուլները լուծիչից ցրվում են լուծույթի մեջ կամ ավելի քիչ խտացված լուծույթից դեպի ավելի խտացված: Օսմոզը քանակապես բնութագրվում է օսմոտիկ ճնշում, հավասար է ուժին մեկ միավոր մակերեսի վրա և ստիպելով լուծիչի մոլեկուլներին ներթափանցել կիսաթափանցելի միջնորմով։ Այն հավասար է h բարձրությամբ լուծույթի սյունակի ճնշմանը օսմոմետրում: Հավասարակշռության դեպքում արտաքին ճնշումը հավասարակշռում է օսմոտիկ ճնշումը: Այս դեպքում կիսաթափանցելի միջնորմով մոլեկուլների ուղիղ և հակադարձ անցումների արագությունները դառնում են նույնը։ Օսմոտիկ ճնշումը մեծանում է լուծվող նյութի կոնցենտրացիայի և ջերմաստիճանի աճով: Վանտ Հոֆառաջարկեց, որ օսմոտիկ ճնշման համար կարելի է կիրառել իդեալական գազի վիճակի հավասարումը. pV = nRT կամ p = (n/V) RT, որտեղից p = RT-ի հետ, որտեղ p-ը օսմոտիկ ճնշումն է (kPa), c-ը՝ լուծույթի մոլային կոնցենտրացիան։ Օսմոտիկ ճնշումն ուղիղ համեմատական ​​է լուծվող նյութի մոլային կոնցենտրացիային ու ջերմաստիճանին: Օսմոզը շատ է խաղում կարևոր դեր կենսաբանական գործընթացներում, ապահովելով ջրի հոսքը դեպի բջիջներ և այլ կառույցներ։ Նույն օսմոտիկ ճնշմամբ լուծույթները կոչվում են իզոտոնիկ. Եթե ​​օսմոտիկ ճնշումը ներբջջայինից բարձր է, ապա այն կոչվում է հիպերտոնիկ, եթե ցածր է ներբջջայինից՝ հիպոտոնիկ։ Իզոտոնիկ գործակիցը (նաև van't Hoff գործակիցը, նշվում է i) անչափ պարամետր է, որը բնութագրում է նյութի վարքը լուծույթում։ Այն թվայինորեն հավասար է տվյալ նյութի լուծույթի որոշ կոլիգատիվ հատկության արժեքի և նույն կոնցենտրացիայի ոչ էլեկտրոլիտի նույն կոլիգատիվ հատկության արժեքի հարաբերակցությանը՝ համակարգի այլ պարամետրերով անփոփոխ։ Իզոոսմիա- մարմնի հեղուկ միջավայրերում և հյուսվածքներում օսմոտիկ ճնշման հարաբերական կայունությունը՝ պայմանավորված դրանցում պարունակվող նյութերի կոնցենտրացիաների այս մակարդակում պահպանմամբ՝ էլեկտրոլիտներ, սպիտակուցներ: Սա մարմնի ամենակարևոր ֆիզիոլոգիական հաստատուններից մեկն է. ինքնակարգավորման մեխանիզմներով (հոմեոստազ)։ ՀԵՄՈԼԻԶ- կարմիր արյան բջիջների ոչնչացում, որն ուղեկցվում է դրանցից հեմոգլոբինի արտազատմամբ. Ֆիզիկական պատճառները ներառում են բարձր և ցածր ջերմաստիճանների, ուլտրաձայնային, քիմիական-հեմոլիտիկ թույների, որոշ դեղերՀեմոլիզը կարող է առաջանալ անհամատեղելի արյան փոխներարկման, հիպոտոնիկ լուծույթների ներդրման ժամանակ: Պլազմոլիզ- երբ բջիջները տեղադրվում են հիպերտոնիկ լուծույթի մեջ, բջիջներից ջուրն անցնում է ավելի խտացված լուծույթի մեջ և նկատվում է բջիջների կնճռոտում:

Էլեկտրոլիտային լուծույթների տեսության տարրեր. Ուժեղ և թույլ էլեկտրոլիտներ. Թույլ էլեկտրոլիտի իոնացման հաստատուն: Օստվալդի բուծման օրենքը. Լուծույթի իոնային ուժը. Իոնների ակտիվությունը և ակտիվության գործակիցը. Էլեկտրոլիտները մարմնում, թուքը որպես էլեկտրոլիտ:

էլեկտրոլիտներ- Սրանք իոնային կամ բարձր բևեռային կովալենտային կապերով նյութեր են ջրային լուծույթներում, որոնք ենթարկվում են էլեկտրոլիտիկ դիսոցիացիայի, որի արդյունքում առաջանում են կատիոններ և անիոններ:

Ուժեղ էլեկտրոլիտներ- նյութեր, որոնք կարող են ամբողջությամբ տարանջատվել. Դրանք ներառում են աղերի մեծ մասը, ինչպես նաև մոլեկուլային կառուցվածքի որոշ նյութեր (HCl):

Թույլ էլեկտրոլիտներտարանջատվում են աննշան աստիճանով, և դրանց գերակշռող ձևը մոլեկուլային է (H2S, օրգանական թթուներ)։

Քանակականորեն, մոլեկուլային էլեկտրոլիտի տարանջատման ունակությունը որոշվում է իոնացման աստիճանը (դա կախված է էլեկտրոլիտի կոնցենտրացիայից ):

որտեղ Ntot-ը լուծույթի մոլեկուլների ընդհանուր թիվն է. N իոնացումը իոնների քայքայված մոլեկուլների թիվն է։

Իոնացման հաստատուն:

Որտեղ [A], [B] քայքայված իոններն են

- նյութ, որը չի տրոհվել իոնների:

Օստվալդի նոսրացման օրենքը.

K= α 2 c/1- α ,

Որտեղ α-ն իոնացման աստիճանն է

C - մոլային կոնցենտրացիան

Լուծման իոնային ուժ:

I=0.5∑s i z i 2,

Որտեղ c i-ը լուծույթում իոնի մոլային կոնցենտրացիան է, մոլ/լ

z i-ն իոնային լիցքն է:

Իոնային ակտիվությունդրա արդյունավետ կոնցենտրացիան է:

Ակտիվությունը կապված է մոլային կոնցենտրացիայի հետ հետևյալ կերպ.

որտեղ f է գործունեության գործոն

էլեկտրոլիտներ մարմնումNa and Clմասնակցում է օրգանիզմում թթու-բազային հավասարակշռության, օսմոտիկ հավասարակշռության պահպանմանը։ Սակարևոր դեր է խաղում ոսկրային հյուսվածքի և ատամների կառուցման, արյան թթվայնության կարգավորման և դրա կոագուլյացիայի, մկանների և նյարդային հյուսվածքների գրգռվածության գործում։ TOհայտնաբերված հիմնականում մարմնի հեղուկներում և փափուկ հյուսվածքներ, որտեղ է անհրաժեշտ տարրպահպանել osmotic ճնշումը, կարգավորել արյան pH. մգշատ ֆերմենտային ռեակցիաների կոֆակտոր է, անհրաժեշտ է սպիտակուցի սինթեզի բոլոր փուլերում։ կենդանի օրգանիզմներում Ֆեկարևոր հետագծային տարր է, որը կատալիզացնում է թթվածնի փոխանակման գործընթացները: Ընկմտնում է վիտամին B 12-ի մեջ, մասնակցում է արյունաստեղծմանը, գործում է նյարդային համակարգև լյարդ, ֆերմենտային ռեակցիաներ. Znանհրաժեշտ է վիտամին E-ի նյութափոխանակության համար, մասնակցում է մարմնում տարբեր անաբոլիկ հորմոնների, այդ թվում՝ ինսուլինի, տեստոստերոնի և աճի հորմոնների սինթեզին: Մնազդում է աճի, արյան ձևավորման և սեռական օրգանների աշխատանքի վրա:

Թուքը որպես էլեկտրոլիտբարդ կենսաքիմիական միջավայր է։ H + և OH իոնների թիվը «որոշում է թքի pH-ը, որը սովորաբար կազմում է 6,9: pH-ի արժեքը տատանվում է՝ կախված բերանի խոռոչում պաթոլոգիական պրոցեսի բնույթից: Այսպիսով, վարակիչ հիվանդությունների դեպքում թուքի ռեակցիան թթվային է: Թուքը պարունակում է քլորի անիոններ անօրգանական նյութերից, բրոմ, յոդ, ֆտոր: Ֆոսֆատը, ֆտորի անիոնները նպաստում են էլեկտրաքիմիական պոտենցիալների ավելացմանը, քլորի անիոնները՝ իոնային լիցքերի փոխանցմանը և ապաբևեռացնող է (գործոն, որն արագացնում է անոդային և կաթոդիկ գործընթացները): Թքի մեջ որոշվում են հետքի տարրերը՝ երկաթ, պղինձ, արծաթ, մանգան, ալյումին և այլն, և մակրոէլեմենտները՝ կալցիում, կալիում, նատրիում, մագնեզիում, ֆոսֆոր:

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը կախված է ջերմաստիճանից, և երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, ռեակցիայի արագությունը մեծանում է։ Հոլանդացի գիտնական Վան Հոֆը ցույց է տվել, որ երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է 10 աստիճանով, ռեակցիաների մեծ մասի արագությունը մեծանում է 2-4 անգամ;

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

Որտեղ VT 2 և VT 1 արձագանքման արագություններն են T 2 և T 1 ջերմաստիճաններում; y-ը ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցն է, որը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ է ավելացել ռեակցիայի արագությունը 10K-ով ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:

Ռեակտիվ նյութի 1 մոլ/լ կոնցենտրացիայի դեպքում ռեակցիայի արագությունը թվայինորեն հավասար է k արագության հաստատունին։ Այնուհետև հավասարումը ցույց է տալիս, որ արագության հաստատունը կախված է ջերմաստիճանից այնպես, ինչպես գործընթացի արագությունը:

3. Գրե՛ք ջրածնի հալոգենրիդի արտազատմամբ վերացման (վերացման) ռեակցիայի տարբերակը.

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

Տոմս թիվ 4

1. Ի՞նչ է «ատոմային զանգվածը», «մոլեկուլային զանգվածը», «նյութի մոլը» և ի՞նչն է ընդունվում որպես ատոմային զանգվածի միավոր (a.m.u.):

ԱՏՈՄԱԿԱՆ ԶԱՆԳՎԱԾ - ատոմի զանգվածը ատոմային զանգվածի միավորներով (a.m.u.): մեկ միավորի համար ա. ե.մ., ընդունված է ածխածին-12 իզոտոպի զանգվածի 1/12-ը։

a.u.m. \u003d 1/12 մ 12 6 C \u003d 1,66 * 10 -24

ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ՔԱՇԻՆ - միացության մոլային զանգվածը, որը վերաբերում է ածխածնի 12 ատոմի մոլային զանգվածի 1/12-ին:

MOL - նյութի քանակությունը, որը պարունակում է նույն թվով մասնիկներ կամ կառուցվածքային միավորներ (ատոմներ, իոններ, մոլեկուլներ, ռադիկալներ, էլեկտրոններ, համարժեքներ և այլն), ինչ 12 ա. e.m. իզոտոպ ածխածին-12.

Կատալիզատորի առկայության դեպքում ռեակցիայի արագության բարձրացման բանաձևը.

Դուք կարող եք փոխել Ea-ի արժեքը (ակտիվացման էներգիա) օգտագործելով կատալիզատորներ: Նյութերը, որոնք մասնակցում են, բայց չեն սպառվում ռեակցիայի գործընթացում, կոչվում են կատալիզատորներ։ Այս երեւույթն ինքնին կոչվում է կատալիզ։ Կատալիզատորի առկայության դեպքում ռեակցիայի արագության աճը որոշվում է բանաձևով

Կախված նրանից, թե կատալիզատորը ռեակտիվների հետ նույն փուլում է, թե անկախ փուլ է կազմում, խոսվում է համասեռ կամ տարասեռ կատալիզի մասին։ Նրանց համար կատալիտիկ գործողության մեխանիզմը նույնը չէ, սակայն երկու դեպքում էլ ռեակցիան արագանում է Ea-ի նվազման պատճառով։ Կան մի շարք հատուկ կատալիզատորներ՝ ինհիբիտորներ, որոնք նվազեցնում են ռեակցիայի արագությունը։

որտեղ են կատալիտիկ պրոցեսի պարամետրերը, V, k, Ea- ոչ կատալիտիկ պրոցես:

Գրի՛ր թթվածնում ածխածին պարունակող անօրգանական նյութերի այրման ռեակցիաները՝ նշելով օքսիդացնող և վերականգնող նյութը, ինչպես նաև ածխածնի օքսիդացման աստիճանները ռեակցիայից առաջ և հետո։

C - նվազեցնող նյութ, օքսիդացման գործընթաց

O - օքսիդացնող նյութ, նվազեցման գործընթաց

Տոմս թիվ 5

1. Ի՞նչ է տարրի «էլեկտրբացասականությունը», «վալենտությունը», «օքսիդացման վիճակը» և որո՞նք են դրանք որոշելու հիմնական կանոնները։

ՕՔՍԻԴԱՑՄԱՆ ՎԻՃԱԿ - տարրի ատոմի պայմանական լիցք, որը ստացվում է այն ենթադրությամբ, որ միացությունը բաղկացած է իոններից։ Այն կարող է լինել դրական, բացասական, զրո, կոտորակային և նշվում է արաբական թվով «+» կամ «-» նշանով տարրի խորհրդանիշի վերին աջ ինդեքսի տեսքով՝ C 1-, O 2-, H +: , Mg 2+, N 3-, N 5+, Cr 6+:

Միացության (իոնում) տարրի օքսիդացման վիճակը (ս. օ.) որոշելու համար կիրառվում են հետևյալ կանոնները.

1 Պարզ նյութերում (H2, S8, P4) p. Օ. հավասար է զրոյի:

2 Constant p. Օ. ունեն ալկալային (E+) և հողալկալիական (E2+) տարրեր, ինչպես նաև ֆտոր P-։

3 Միացությունների մեծ մասում ջրածինը ունի s. Օ. H + (H2O, CH4, HC1), հիդրիդներում - H- (-NaH, CaH2); Հետ. Օ. թթվածինը, որպես կանոն, հավասար է -2 (O2-), պերօքսիդներում (-O-O-)՝ 1 (O-):

4 Ոչ մետաղների երկուական միացություններում բացասական պ. Օ. նշանակված է աջ կողմում գտնվող տարրին):

5 Հանրահաշվական գումար էջ. Օ. մոլեկուլը զրո է, իոնը՝ նրա լիցքը։

Ատոմի՝ որոշակի քանակությամբ այլ ատոմներ կցելու կամ փոխարինելու ունակությունը կոչվում է ՎԱԼԵՆՍ։ Վալենտության չափանիշը տարրին կցված ջրածնի կամ թթվածնի ատոմների թիվն է, պայմանով, որ ջրածինը մեկ է, իսկ թթվածինը երկվալենտ: