Somos constantemente confrontados com váriosinterações químicas. Queima de gás natural, ferrugem de ferro, leite azedo - longe de todos os processos que se estudam detalhadamente no curso de química escolar.
Algumas reações requerem frações de segundo, enquanto algumas interações levam dias e semanas.
Vamos tentar identificar a dependência da taxa de reação emtemperatura, concentração e outros fatores. O novo padrão educacional atribui uma quantidade mínima de tempo de estudo a esta questão. Nos testes do exame de estado unificado existem tarefas para a dependência da taxa de reação da temperatura, concentração e até mesmo problemas de cálculo são propostos. Muitos alunos do ensino médio têm certa dificuldade em encontrar respostas para essas perguntas, portanto, analisaremos esse tópico em detalhes.
Informações sobre a taxa de reação são importantesvalor prático e científico. Por exemplo, em uma produção específica de substâncias e produtos, o desempenho do equipamento e o custo das mercadorias dependem diretamente desse valor.
Existe uma relação direta entre o estado de agregação dos componentes iniciais e os produtos formados durante o processo químico: interações heterogêneas.
Em química, costuma-se significar um sistema como uma substância ou sua combinação.
Um sistema que consiste em uma fase (o mesmo estado de agregação) é considerado homogêneo. Como exemplo, podemos citar uma mistura de gases, vários líquidos diferentes.
Um sistema heterogêneo é um sistema no qual as substâncias reagentes estão na forma de gases e líquidos, sólidos e gases.
Não existe apenas uma dependência da taxa de reação com a temperatura, mas também com a fase em que os componentes que entram na interação analisada são usados.
Uma composição homogênea é caracterizada pelo curso do processo ao longo do volume, o que aumenta significativamente sua qualidade.
Se as substâncias iniciais estão em fases diferentesestados, neste caso a interação máxima é observada na interface. Por exemplo, quando um metal ativo é dissolvido em ácido, a formação de um produto (sal) é observada apenas na superfície de seu contato.
Como é a equação da dependência da velocidade?reação química da temperatura? Para um processo homogêneo, a taxa é determinada pela quantidade de substância que entra em interação ou se forma durante a reação no volume do sistema por unidade de tempo.
Para um processo heterogêneo, a taxa é determinada através da quantidade de uma substância que reage ou é obtida no processo por unidade de área por um período mínimo de tempo.
A natureza dos reagentes é uma das razõesvelocidade diferente dos processos. Por exemplo, metais alcalinos em temperatura ambiente formam álcalis com água, e o processo é acompanhado por uma intensa evolução de hidrogênio gasoso. Metais nobres (ouro, platina, prata) não são capazes de tais processos nem à temperatura ambiente nem quando aquecidos.
A natureza dos reagentes é um fator que é levado em consideração na indústria química para aumentar a lucratividade da produção.
A relação entre a concentração de reagentes e a velocidade da reação química foi revelada. Quanto mais alto for, mais partículas irão colidir, portanto, o processo será mais rápido.
A lei da ação da massa em uma forma matemática descreve uma relação diretamente proporcional entre a concentração das substâncias iniciais e a velocidade do processo.
Foi formulado em meados do século XIXséculo pelo químico russo N.N. Beketov. Para cada processo, é determinada uma constante de reação, que não está relacionada nem à temperatura, nem à concentração, nem à natureza das substâncias reagentes.
Para acelerar a reação em que um sólido está envolvido, é necessário moê-lo até o estado pulverulento.
Nesse caso, há um aumento da áreasuperfície, o que tem um efeito positivo na velocidade do processo. Para o gasóleo, é utilizado um sistema de injecção especial, pelo que, ao entrar em contacto com o ar, a velocidade do processo de combustão de uma mistura de hidrocarbonetos aumenta significativamente.
Dependência da taxa de uma reação química ema temperatura é explicada pela teoria cinética molecular. Ele permite que você calcule o número de colisões entre as moléculas de reagente sob certas condições. Se estiver munido dessas informações, então, em condições normais, todos os processos devem prosseguir instantaneamente.
Mas se você considerar um exemplo específico de dependênciaA taxa de reação com a temperatura, verifica-se que para a interação é necessário primeiro quebrar as ligações químicas entre os átomos, de modo que novas substâncias sejam formadas a partir deles. Isso requer um consumo significativo de energia. Qual é a dependência da taxa de reação com a temperatura? A energia de ativação determina a possibilidade de quebra de moléculas, é essa energia que caracteriza a realidade dos processos. Suas unidades de medida são kJ / mol.
Com um índice de energia insuficiente, a colisão será ineficaz, por isso não é acompanhada pela formação de uma nova molécula.
A dependência da taxa de uma reação química com a temperatura pode ser representada graficamente. Quando aquecido, o número de colisões entre as partículas aumenta, o que acelera a interação.
Como é o gráfico da dependência da taxa de reação?da temperatura? A energia das moléculas é depositada horizontalmente, e o número de partículas com alta reserva de energia é indicado ao longo da vertical. O gráfico é uma curva pela qual se pode julgar a taxa de uma interação particular.
Quanto maior a diferença entre a energia e a média, mais longe o ponto da curva está do máximo e menor é a porcentagem de moléculas que tem esse armazenamento de energia.
É possível escrever a equação da dependência da constantetaxa de reação versus temperatura? Seu aumento se reflete em um aumento na velocidade do processo. Essa dependência é caracterizada por um determinado valor, denominado coeficiente de temperatura da velocidade do processo.
Para qualquer interação, a dependência da constante de taxa de reação com a temperatura foi revelada. No caso de um aumento de 10 graus, a velocidade do processo aumenta de 2 a 4 vezes.
A dependência da temperatura da taxa de reações homogêneas pode ser representada de forma matemática.
Para a maioria das interações na salatemperatura, o coeficiente está na faixa de 2 a 4. Por exemplo, com um coeficiente de temperatura de 2,9, um aumento de temperatura de 100 graus acelera o processo em quase 50.000 vezes.
A dependência da taxa de reação da temperatura é fácilpode ser explicado por diferentes valores da energia de ativação. Tem um valor mínimo durante os processos iônicos, que são determinados apenas pela interação de cátions e ânions. Numerosos experimentos indicam a ocorrência instantânea de tais reações.
Com um alto valor da energia de ativação, apenasum pequeno número de colisões entre partículas levará à implementação de interações. Com uma energia de ativação média, os reagentes irão interagir a uma taxa média.
Tarefas que dependem da taxa de reação da concentração e da temperatura são consideradas apenas no estágio sênior do treinamento, frequentemente causam sérias dificuldades para as crianças.
Esses processos que precisam deenergias de ativação, sugerem a ruptura inicial ou enfraquecimento das ligações entre os átomos nas substâncias originais. Ao mesmo tempo, ocorre sua transição para um certo estado intermediário, denominado complexo ativado. É um estado instável, decompõe-se rapidamente em produtos de reação, o processo é acompanhado pela liberação de energia adicional.
Na versão mais simples, o complexo ativado é uma configuração de átomos com ligações antigas enfraquecidas.
Vamos analisar a dependência da velocidade da reação enzimática com a temperatura do meio. Essas substâncias funcionam como aceleradores do processo.
Eles próprios não são participantes da interação,seu número após a conclusão do processo permanece o mesmo. Se os catalisadores aumentam a taxa de reação, os inibidores, ao contrário, retardam esse processo.
A essência disso está na formação de compostos intermediários, como resultado dos quais uma mudança na velocidade do processo é observada.
Uma variedade de diferentes tipos de eventos ocorrem no mundo a cada minutointerações químicas. Como estabelecer a dependência da taxa de reação com a temperatura? A equação de Arrhenius é uma explicação matemática para a relação entre a constante de taxa e a temperatura. Dá uma ideia dos valores da energia de ativação em que a destruição ou enfraquecimento das ligações entre os átomos nas moléculas, a distribuição das partículas em novas substâncias químicas é possível.
Graças à teoria da cinética molecular, é possívelprever a probabilidade de interações entre os componentes iniciais, calcular a taxa do processo. Entre os fatores que afetam a taxa de reação, a mudança no índice de temperatura, a concentração percentual das substâncias interagentes, a área de superfície de contato, a presença do catalisador (inibidor), bem como a natureza dos componentes interagentes são em particular importância.
