ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА Химическая кинетика изучает скорость химических

ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА Химическая кинетика изучает скорость химических реакций и механизмы их протекания. Скорость хим. реакции определяют как производную от концентрации реагирующих веществ или образующихся по времени при постоянном объеме. d. C моль V = ---- [ ---- ] dt л • с Т. к. V - величина положительная, то знак «-» указывает на то, что со временем концентрация реагентов уменьшается, а образующихся – увеличивается «+» . Главные факторы, определяющие скорость реакций это природа реагентов, наличие катализаторов, концентрация реагентов, температура, давление.

Молекулярность и порядок реакции По молекулярности различают: t 0 1) одномолекулярные : а) А В h Вг 2 2 Вг б) А В + С - реакции изомеризации, рацемизации, термическое разложение: бутан изобутан 2) бимолекулярные: А + В С самый распространенный тип реакций, 2 А В: Н 2 + Вг 2 = 2 НВг; 2 О → О 2 3) тримолекулярные: А + 2 В С, 3 А В встречаются очень редко, так как вероятность столкновения 3 -х частиц мала! 2 NO + O 2 = 2 NO 2

Изменение энергии в ходе экзотермической реакции Е K I уровень – средняя энергия исходных веществ ЕA II уровень – средняя энергия I продуктов реакции Н - энтальпия Н Еср. исх II Еср. пр. ход реакции

Исходя из теории активных соударений, было выведено кинетическое уравнение, связывающее константу скорости реакции с Т и Еа : EA lg k = lg A 2, 3 RT Уравнение Аррениуса: – ЕА/RT k=А • е Где: k – const скорости ЕA – энергия активации А – частотный коэффициент, учитывающий число столкновений частиц, приводящих к образованию продукта R – универсальная газовая постоянная Т – абсолютная температура

Понятие о механизмах сложных реакций k 1 k 2 1) Последовательная: А В С (гидролиз липидов), состоят из нескольких стадий, следующих друг за другом: m

3) Сопряженная: две или больше реакций протекают одновременно, но одна реакция протекает совместно с другой: а) 2 НI + H 2 O 2 I 2 + 2 H 2 O (окисление не произошло) б) 6 Fe. SO 4 + 3 H 2 O 2 + 6 HI 2 Fe 2(SO 4)3 + 2 Fe. I 3 + 6 H 2 O индуктор 4) Фотохимические: протекают под действием кванта света видимого и УФ диапазона: 3 О 2 2 О 3 (озон) h фотосинтез: 6 СО 2 + 6 Н 2 О С 6 Н 12 О 6 + 6 О 2 (под действием солнечной энергии)

5) Цепные: протекают через ряд регулярно повторяющихся эл. реакций с участием радикалов ( горение, распад ядер, полимеризация. . . ): h СH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl h Cl 2 2 Cl • СH 4 + Cl • CH 3 • + HCl СH 3 • + Cl 2 CH 3 Cl + Cl • 6) Обратимые: протекают одновременно в двух противо- положных направлениях: Kпр А В Kобр. Н 2 + I 2 2 HI

Катализ и катализаторы 1) Гомогенный катализ - катализатор и все реагирующие вещ-ва находятся в одной фазе (гидролиз сахарозы в кислой среде): NO 2 SO 2 + O 2 2 SO 3 2) Гетерогенный катализ – каталитические процессы протекают на границе раздела фаз: Fe N 2 + 3 H 2 2 NH 3 (газ/тв. ) 3) Микрогетерогенный катализ – катализатор находится в ультрамикроскопической фазе, пример – ферментативные реакции. Механизм действия гомогенного катализа А + В + (К) АВ + (К) А + К АК + В АВ + (К)

Зависимость скорости ферментативных реакций от концентрации фермента k 1 k 2 Е+S ES P+E V д ок о ря Iп [Е]

Зависимость скорости ферментативных реакций от концентрации субстрата V 0 Vmax Нулевой порядок Vmax 2 I порядок Km [S] Уравнение Михаэлиса – Ментен: k 2[ E ] [ S ] Vmax [ S ] V 0 = или V 0 = Km + [ S ]