Мавзӯъ: Аҳамияти биологии ҷараёни гидролиз Реҷа: Мафҳуми ҷараёни гидролиз

Реҷа:


1. Таъсири доимии суръати реаксия ба температура.
2. Муодилаи Аррениус.
3. Реаксияҳои кимиёвии гетерогенӣ.
Дар реаксияҳои параллелӣ (паҳлу ба паҳлӯ) дар як вақт ду (ё зиёда) моддаҳои гуногун бевосита аз маводи ибтидоӣ ба вуҷуд меоянд.
Суръати умумии реаксия ба ҷамъи ду суръати реаксияи муқаррарӣ баробар аст.
Реаксияи пайдарпай бо пайдоиши як қатор мобайнҳо сурат мегирад. Мобайнҳоро бо усулҳои анъанавӣ, ки барои мушоҳидаи ҷараёни реаксия истифода мешаванд, муайян кардан мумкин нест, аммо консентратсияи онҳоро ба таври спектроскопӣ Суръати ҳар як реаксия аз табиати реаксияҳо, консентратсия, фишор,
харорат, рушной, мавчуд будан ё набудани катализаторхо ва бисьёр дигар шароитхо. Ҳарорат ба суръати реак-цияи тагйирот таъсири калон мерасонад. Ҳангоми тағирёбии ҳарорат, суръати реаксия доимӣ тағйир меёбад. Вант-Гоф ба таври таҷрибавӣ коидаи зеринро чоп кардааст: Суръати реаксияи якхела ҳангоми ба 10 0 боло рафтани ҳарорат 2-4 маротиба аст. меафзояд. Масалан, агар константаи суръати реаксия дар 0° 1 бошад, дар 10° 2, дар 20* 4, дар 30° 8, Он дар 40 ° 16, 32 дар 50 °, 64 дар 60 ° ва 128 дар 70 ° аст. Ҳамин тариқ, суръати реаксия бо прогрессияи геометрӣ меафзояд. Таносуби константаи суръати реаксия дар t+10° ба собит дар t коэффисиенти ҳарорати суръати реаксия номида мешавад.
ва онро В. муайян кардан мумкин аст ва б. бо усулхои физикй муайян кардан мумкин аст.

Мувофиқи коидаи Вант-Гофф, суръати реаксияҳои якхела (яъне дар газҳо ё маҳлулҳо) коэффициенти харорат 2—4 аст. Коэффисиентҳои ҳарорати аксари реаксияҳо аз ҳамдигар каме фарқ мекунанд. Баъзан он метавонад як фарқияти калон кунад. Масалан, коэффисиенти њарорати гидролизи металли ацетат V10 = 4,13 аст. Коэффисиенти њарорати реаксияњо дар равандњои ферментативї баъзан ба 7,14 мерасад. Баъзан ҳарорати реаксия коэффициент бо харорат тагьир меёбад. Пас, кадом коэффисиенти ҳарорат дар атрофи кадом ҳарорат аст бояд чен карда шавад. Константа суръати реаксияи химиявӣ бо ҳарорат тағйир меёбад. Аррениус 1889 нишон медиҳад, ки муносибати байни доимии суръат ва ҳарорат бо формулаи таҷрибавии зерин ифода карда мешавад:

Дар ин ҷо К доимии реаксия, С ва В константаҳои дар таҷриба пайдошуда мебошанд. Барои он ки ин муодилаи тачрибавй аммо, ҳама вақт ба натиҷаҳои таҷрибавӣ рост меояд. Тибқи қонуни таъсири масса, суръати реаксияи химиявӣ консентратсияи реаксияҳо мебошад ба махсулот мутаносиб аст. Ҳангоми ба даст овардани ин қонун молекулаҳои моддаҳои А ва В ҳар дафъа бо ҳамдигар амал мекунанд тахмин мекунад, ки реаксияи химиявӣ ҳангоми бархӯрд ба амал меояд. Аммо суръати реаксияхои химиявй мушохида карда мешавад барои шарх додани нуктахо чунин тахмини оддй кифоя нест. Аввалан, реаксияи химиявӣ байни молекулаҳо аст -7- назар ба суръати бархӯрд хеле сусттар аст. Ҳамин тавр, байни молекулаҳо Дар натиҷаи ягон бархӯрд ягон реаксияи химиявӣ ба амал намеояд. Дар байни молекулаҳо шумораи бархӯрдҳо аз шумораи молекулаҳои реаксиякунанда хеле зиёд аст. Масалан, дар ҷудокунии HJ 2.1017 танҳо яке аз бархӯрдҳо реаксияи химиявиро ба вуҷуд меорад. Дуюм, мувофиқи назарияи молекулавӣ-кинетикӣ, шумораи бархӯрдҳои байни молекулаҳо ба решаи квадратии ҳарорати мутлақ мутаносиб аст. Бинобар ин Ҳангоми ба 10 ° боло рафтани ҳарорат суръати реаксия бояд тақрибан 2% афзоиш ёбад. Аммо суръати реаксия бо афзоиши ҳарорат хеле зуд меафзояд, вақте ки ҳарорат то 10* боло меравад, суръат 100 - 200% -ро ташкил медиҳад. меафзояд. Сеюм, баъзе моддаҳо дар байни онҳо ҳастанд, ҳатто агар онҳо барои муддати дароз дар ҳарорати хона омехта карда шаванд ягон реакцияи химиявй ба амал намеояд. Аммо вақте ки омехта гарм карда мешавад, реаксия хеле тезтар мегузарад. Масалан, гидроген дар об ва ташаккули оксиген 2H2 + O2 = 2H2O Намунаи реаксияи зуд ҳангоми гармкунӣ. Аммо реаксияи NO2 барои ба вуҷуд овардани NO ва O2 2NO + O2 аст = 2NO2, баръакс, дар ҳарорати паст тез меравад. Шумораи бархӯрдҳои байни молекулаҳо дар ин ду реаксия як аст - бо вучуди ба хам наздик будани онхо тааччубовар аст, ки онхо бо суръати гуногун ба амал меоянд. Чорум, агар ягон бархӯрди байни молекулаҳо ба реаксияи химиявӣ оварда расонад, хамаи реакцияхо бояд бо суръати барк сурат мегирифтанд. Катализ дар байни молекулаҳо низ ба амал меояд онро бо он шард додан мумкин нест, ки вай тандо аз дисоби зиёд шудани микдори задухурддо ба амал меояд. Хамаи инро ба назар гирифта, ба гайр аз конуни амали омма, ба ном назарияи фаъолшавй муаррифӣ карда шуд. Мувофиқи он: Реаксияи химиявӣ дар натиҷаи бархӯрди байни ҳама молекулаҳо ба амал меояд ба амал намеояд, реаксия танхо дар натичаи бархурди байни молекулахои фаъол бо энергияи зиёдатй ба амал меояд меояд. Ин назарияро К.В.Аликсеев, Аррениус ва дигар олимон таҳия кардаанд. Ин аст, ки молекула ба реаксияи химиявӣ дохил шавад Дар натиҷаи бархӯрд ё таъсири дигар молекула бояд энергияи зиёдатӣ дошта бошад. Молекулаҳои фаъол фаъоланд
Микдори энергияе, ки барои табдил додани молекула зарур аст, энергияи фаъолшави номида мешавад Одатан энергияи фаъолшави 1 гм аст. барои модда ҳисоб карда мешавад ва бо ҳазорҳо калорияҳои хурд чен карда мешавад. Суръати реаксияи химиявӣ аз таносуби байни молекулаҳои фаъол ва ғайрифаъол вобаста аст. Дар ин таносуб, Максвелл - Мувофики конуни Болсман он бо муодилаи зерин ифода карда мешавад.

N1 шумораи молекулаҳои фаъол аст.
N0 шумораи ҳама молекулаҳо мебошад.
E - энергияи фаъолсозӣ.
T ҳарорати мутлақ аст
R - доимии газ (1,987 кал / грод)
е - 2.7182
Соли 1889 Сванте Аррениус муодилаи Аррениусро тартиб дод, ки дар он суръати реаксия аз ҳарорат вобаста аст. Паҳншавии муодилаи Arrnius ин аст, ки барои бисёре аз реаксияҳои кимиёвӣ суръати реаксия 10 дараҷа гарм ё ду маротиба баландтар аз ҳар як болоравии Келвин аст. Гарчанде ки ин "қоидаи асосӣ" на ҳамеша равшан аст, ин як роҳи хубест барои санҷидани он, ки бо истифодаи муодилаи Аррениус ҳисоб кардан оқилона аст ва онро дар хотир нигоҳ доред.
Формулаҳо барои муодилаи Аррниус Ду шакли умумии муодилаи Аррениус вуҷуд дорад. Кадоме аз он вобаста аст, ки оё шумо энергияи молекулавӣ доред (ба монанди дар химия) ё энергияи фаъолсозии энергия аз нуқтаи назари молекула (дар физика маъмул аст). Муодила воқеан якхела аст, аммо воҳидҳо гуногунанд.
Муодилаи Аррниус, ки дар химия истифода мешавад, аксар вақт бо формулаи зерин ифода карда мешавад:
k = Ae -E a / (RT)
дар куҷо:
таносуби k доимӣ A омили экспоненсиалӣ мебошад, ки барои реаксияи химиявӣ вобаста ба басомади бархӯрди зарраҳо доимӣ аст Ea энергияи фаъолкунандаи реаксия аст (одатан бо мол ё J / мол дар Ҷоул дода мешавад) R универсалии газ устувор
T - ҳарорати мутлақ (Келвин)
Шакли маъмултарини муодила дар физика чунин аст:
k = Ae -E a / (K B T)
Дар куҷо:
к, А ва Т мисли пештара мебошандEu энергияи фаъолсозии реаксияи химиявӣ дар Ҷоул аст к Б Больцман доимй аст
Воҳидҳо дар ҳарду шакли муодила бо устувории суръат якхелаанд. Воҳид вобаста ба тартиби реаксия фарқ мекунад. Дар реаксияи дараҷаи якум воҳидҳо дар як сония (с -1) мавҷуданд, бинобар ин онро омили басомад низ меноманд. Коэффисиенти доимии R шумораи бархӯрдҳои байни заррачаҳои реаксияшаванда дар сонияҳо ва A шумораи бархӯрдҳо дар як сония аст, ки дар самти дурусти реаксия қарор доранд (барои ба вуҷуд омадани реаксия ё не.
Барои аксари ҳисобҳо, тағирёбии ҳарорат ба қадри кофӣ хурд аст, ки энергияи фаъолсозӣ аз ҳарорат вобаста нест. Ба ибораи дигар, одатан барои муқоисаи таъсири ҳарорат ба суръати реаксия донистани энергияи фаъолсозӣ шарт нест. Ин математикаро хеле осон мекунад. Аз санҷиши муодила муайян кардан лозим аст, ки суръати реаксияи химиявӣ метавонад тавассути баланд бардоштани ҳарорати реаксия ё кам кардани энергияи фаъолшавии он афзоиш ёбад. Барои ҳамин катализаторҳо реаксияҳоро суръат мебахшанд!
Мисол: Ҳисоб кардани коэффисиенти реаксия бо муодилаи Аррениус
Коэффисиенти суръатро то 273 К барои таҷзияи оксиди нитроген, ки реаксияи зерин дорад, ёбед:
2NO 2 (г) → 2NO (г) + O 2 (г)
Муайян карда шудааст, ки энергияи фаъолшавии реаксия 111 кҶ/моль, коэффисиенти суръат 1,0 х 10 -10 с -1 ва арзиши R 8,314 х 10-3 кҶ моль- 1 К -1 мебошад.
Барои ҳалли масъалае, ки шумо бояд A ва E ҳисоб кунед, ҳароратро тағир надиҳед. (Шумо метавонед ҳангоми таҳлили хатогиҳо сухани хурде дошта бошед, агар аз шумо хоҳиш карда шавад, ки сарчашмаҳои хатогиро муайян кунед). Бо ин пиндоштҳо, шумо метавонед арзиши A 300 Кро ҳисоб кунед. Агар шумо A дошта бошед, шумо метавонед онро ба ҳарорати 273 К баробар кунед.
Бо гузоштани ҳисобкунии ибтидоӣ оғоз кунед:
к = Ae -E a / RT