화학반응의 속도를 표현합니다. 물리 화학

동력학– 화학 반응 속도에 관한 과학.

화학 반응 속도– 단위 부피당(균질) 또는 단위 표면당(이종) 단위 시간당 발생하는 기본 화학적 상호 작용의 수입니다.

실제 반응 속도:


2. 화학반응 속도에 영향을 미치는 요인

동종, 이종 반응의 경우:

1) 반응 물질의 농도;

2) 온도;

3) 촉매;

4) 억제제.

이기종에만 해당:

1) 상 경계면에 반응 물질이 공급되는 속도;

2) 표면적.

주요 요인은 반응물의 성질, 즉 반응물의 분자 내 원자 사이의 결합의 성질입니다.

NO 2 – 산화질소(IV) – 여우꼬리, CO – 일산화탄소, 일산화탄소.

산소로 산화되면 첫 번째 경우에는 용기 뚜껑을 열자마자 반응이 즉시 발생하고 두 번째 경우에는 시간이 지남에 따라 반응이 연장됩니다.

반응물의 농도는 아래에서 논의될 것이다.

청색 유백광은 황이 침전되는 순간을 나타내며, 농도가 높을수록 속도가 빨라집니다.


쌀. 10


Na 2 S 2 O 3의 농도가 높을수록 반응 시간이 짧아집니다. 그래프(그림 10)는 정비례 관계를 보여줍니다. 반응 물질의 농도에 대한 반응 속도의 정량적 의존성은 LMA(질량 작용의 법칙)로 표현됩니다. 즉, 화학 반응 속도는 반응 물질 농도의 곱에 정비례합니다.

그래서, 동역학의 기본 법칙경험적으로 확립된 법칙: 반응 속도는 반응물의 농도에 비례합니다. 예: (즉, 반응의 경우)

이 반응의 경우 H 2 + J 2 = 2HJ – 속도는 모든 물질의 농도 변화로 표현될 수 있습니다. 반응이 왼쪽에서 오른쪽으로 진행되면 H 2 와 J 2 의 농도는 감소하고, 반응이 진행됨에 따라 HJ의 농도는 증가하게 됩니다. 순간 반응 속도에 대해 다음과 같은 표현식을 쓸 수 있습니다.

대괄호는 농도를 나타냅니다.

물리적 의미 케이-분자는 연속적으로 움직이고, 충돌하고, 날아가고, 용기의 벽에 부딪칩니다. HJ를 형성하는 화학 반응이 일어나기 위해서는 H2와 J2 분자가 충돌해야 합니다. 이러한 충돌 횟수가 많을수록 부피에 더 많은 H 2 및 J 2 분자가 포함됩니다. 즉, [H 2 ] 및 . 그러나 분자는 서로 다른 속도로 움직이며 충돌하는 두 분자의 총 운동 에너지도 달라집니다. 가장 빠른 분자 H 2와 J 2가 충돌하면 에너지가 너무 높아서 분자가 요오드와 수소 원자로 부서지고 떨어져 날아간 다음 다른 분자 H 2 + J 2와 상호 작용할 수 있습니다. > 2H+2J, 이어서 H + J 2 > HJ + J. 충돌하는 분자의 에너지가 적지만 H – H 및 J – J 결합을 약화시킬 만큼 높으면 요오드화수소의 형성 반응이 발생합니다.

대부분의 충돌 분자의 경우 에너지는 H 2 와 J 2 의 결합을 약화시키는 데 필요한 에너지보다 적습니다. 이러한 분자는 "조용히" 충돌하고 또한 "조용히" 분산되어 원래의 H 2 및 J 2로 유지됩니다. 따라서 전부는 아니지만 충돌의 일부만이 화학 반응을 일으킵니다. 비례 계수(k)는 [H 2 ] = 1 mol 농도에서 충돌 반응을 일으키는 유효 충돌 횟수를 나타냅니다. 크기 케이-불변 속도. 속도는 어떻게 일정할 수 있나요? 예, 균일한 직선 운동의 속도는 일정 기간 동안 신체의 움직임과 이 간격의 값의 비율과 동일한 일정한 벡터량입니다. 그런데 분자는 혼란스럽게 움직인다. 그러면 속도가 어떻게 일정할 수 있는가? 그러나 일정한 속도는 일정한 온도에서만 가능합니다. 온도가 증가함에 따라 충돌로 인해 반응이 일어나는 빠른 분자의 비율이 증가합니다. 즉, 속도 상수가 증가합니다. 그러나 속도상수의 증가는 무제한이 아니다. 특정 온도에서는 분자의 에너지가 너무 커서 반응물의 거의 모든 충돌이 효과적입니다. 두 개의 빠른 분자가 충돌하면 역반응이 발생합니다.

H 2 와 J 2 로부터 2HJ의 형성 속도와 분해 속도가 같아지는 순간이 올 것입니다. 그러나 이것은 이미 화학적 평형입니다. 반응물의 농도에 대한 반응 속도의 의존성은 티오황산나트륨 용액과 황산 용액의 상호작용에 대한 전통적인 반응을 사용하여 추적할 수 있습니다.

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3, (1)

H 2 S 2 O 3 = Sv+H 2 O+SO 2 ^. (2)

반응 (1)은 거의 즉시 발생합니다. 반응(2)의 속도는 일정한 온도에서 반응물 H 2 S 2 O 3 의 농도에 따라 달라집니다. 이것이 바로 우리가 관찰한 반응입니다. 이 경우 속도는 용액이 병합되는 시작부터 유백색이 나타날 때까지의 시간으로 측정됩니다. 기사에서 L. M. 쿠즈네초바 티오황산나트륨과 염산의 반응이 설명되어 있습니다. 그녀는 용액이 배수되면 유백색(탁도)이 발생한다고 썼습니다. 그러나 L.M. Kuznetsova의 이 진술은 유백색과 탁도가 서로 다른 것이기 때문에 잘못된 것입니다. 유백색 (오팔과 라틴어에서 유래) 센시아– 약한 효과를 의미하는 접미사) – 광학적 불균일성으로 인해 탁한 매체에 의한 빛의 산란. 광산란– 원래 방향에서 모든 방향으로 매체에 전파되는 광선의 편차. 콜로이드 입자는 빛을 산란시킬 수 있습니다(Tyndall-Faraday 효과). 이는 콜로이드 용액의 약간 탁한 현상인 유백광을 설명합니다. 이 실험을 수행할 때 청색 유백광과 황 콜로이드 현탁액의 응고를 고려해야 합니다. 현탁액의 동일한 밀도는 용액 층을 통해 위에서 관찰한 모든 패턴(예: 컵 바닥의 격자)이 눈에 띄게 사라지는 것으로 나타납니다. 배수 순간부터 스톱워치를 사용하여 시간을 계산합니다.

Na 2 S 2 O 3 x 5H 2 O 및 H 2 SO 4 용액.

첫 번째는 0.3M 농도에 해당하는 H 2 O 100ml에 소금 7.5g을 용해하여 제조됩니다. 동일한 농도의 H 2 SO 4 용액을 준비하려면 1.8 ml의 H 2 SO 4 (k)를 측정해야 합니다. ? = = 1.84 g/cm 3 를 넣고 120 ml의 H 2 O에 녹입니다. 준비된 Na 2 S 2 O 3 용액을 3개의 유리잔에 붓습니다. 첫 번째 유리에는 60ml, 두 번째 유리에는 30ml, 세 번째 유리에는 10ml입니다. 두 번째 잔에 증류수 30ml를 넣고, 세 번째 잔에 50ml를 넣는다. 따라서 세 잔 모두에 60ml의 액체가 있지만 첫 번째 잔의 소금 농도는 조건부로 = 1, 두 번째 잔은 ½, 세 번째 잔은 1/6입니다. 용액이 준비된 후, 소금 용액이 담긴 첫 번째 잔에 H 2 SO 4 용액 60 ml를 붓고 스톱워치 등을 켜십시오. Na 2 S 2 O 3 용액이 희석됨에 따라 반응 속도가 감소한다는 점을 고려하면, 시간에 반비례하는 양으로 결정될 수 있다. v = 1/? 가로축에 농도를, 세로축에 반응속도를 표시하여 그래프를 구성합니다. 이것으로부터 결론은 반응 속도가 물질의 농도에 달려 있다는 것입니다. 얻은 데이터는 표 3에 나열되어 있습니다. 이 실험은 뷰렛을 사용하여 수행할 수 있지만 그래프가 정확하지 않을 수 있으므로 수행자의 많은 연습이 필요합니다.


표 3

속도와 반응 시간



Guldberg-Waage 법칙이 확인되었습니다 - Gulderg 화학 교수와 젊은 과학자 Waage).

다음 요소인 온도를 고려해 봅시다.

온도가 증가하면 대부분의 화학 반응 속도가 증가합니다. 이러한 의존성은 Van't Hoff의 법칙으로 설명됩니다. "온도가 10°C 증가할 때마다 화학 반응 속도는 2~4배 증가합니다."

어디 ? – 온도가 10℃ 증가할 때 반응속도가 몇 배나 증가하는지를 나타내는 온도계수;

V 1 – 온도에서의 반응 속도 티 1 ;

v 2 –온도에서의 반응 속도 t2.

예를 들어, 50°C에서 반응이 2분 정도 소요된다면, 온도 계수가 다음과 같다면 70°C에서 공정이 완료되는 데는 얼마나 걸릴까요? ? = 2?

티 1 = 120초 = 2분; 티 1 = 50℃; 티 2 = 70℃

온도가 약간만 상승해도 분자의 활성 충돌 반응 속도가 급격히 증가합니다. 활성화 이론에 따르면, 에너지가 분자의 평균 에너지보다 일정량 이상 큰 분자만이 이 과정에 참여합니다. 이 과잉 에너지가 활성화 에너지이다. 물리적 의미는 분자의 활성 충돌(궤도 재배열)에 필요한 에너지입니다. 온도에 대한 속도 상수의 의존성을 반영하는 Arrhenius 방정식에 따르면 활성 입자의 수와 이에 따른 반응 속도는 지수 법칙에 따라 온도에 따라 증가합니다.

어디 ㅏ -아레니우스 비례계수;

케이-볼츠만 상수;

EA –활성화 에너지;

R –가스 상수;

티-온도.

촉매는 소모되지 않고 반응 속도를 가속시키는 물질이다.

촉매작용– 촉매가 있을 때 반응 속도가 변하는 현상. 균질한 촉매작용과 이질적인 촉매작용이 있습니다. 동종의– 시약과 촉매가 동일한 응집 상태에 있는 경우. 이기종– 시약과 촉매가 서로 다른 응집 상태에 있는 경우. 촉매작용에 대해서는 별도로 참조하십시오(추가).

억제제– 반응속도를 늦추는 물질.

다음 요소는 표면적입니다. 반응물의 표면적이 클수록 속도는 빨라진다. 예를 들어 분산 정도가 반응 속도에 미치는 영향을 고려해 보겠습니다.

CaCO3 – 대리석. 타일 ​​대리석을 염산 HCl에 담그고 5분 정도 기다리면 완전히 용해됩니다.

가루 대리석 - 동일한 절차를 수행하면 30초 안에 용해됩니다.

두 프로세스의 방정식은 동일합니다.

CaCO 3 (s) + HCl (g) = CaCl 2 (s) + H 2 O (l) + CO 2 (g) ^.

따라서 분말 대리석을 추가할 때 동일한 질량에 대해 슬래브 대리석을 추가할 때보다 시간이 더 짧습니다.

계면 표면이 증가하면 이종 반응 속도가 증가합니다.

화학 반응은 다른 속도로 발생합니다. 그 중 일부는 몇 분의 1초 안에 완전히 완료되고, 다른 일부는 몇 분, 몇 시간, 며칠 내에 수행됩니다. 반응이 일어나려면 몇 년이 걸리는 것으로 알려져 있습니다. 또한 동일한 반응이 일부 조건(예: 승온)에서는 빠르게 진행될 수 있고, 다른 조건(예: 냉각)에서는 느리게 진행될 수 있습니다. 더욱이, 동일한 반응의 속도 차이는 매우 클 수 있습니다.

화학 반응의 속도를 고려할 때, 균질계에서 일어나는 반응(균질 반응)과 이질계에서 일어나는 반응(이종 반응)을 구별할 필요가 있습니다.

정의

체계화학에서는 문제의 물질 또는 물질 집합을 호출하는 것이 일반적입니다. 이 경우 시스템은 시스템을 둘러싼 물질인 외부 환경과 대조됩니다.

동종 시스템과 이종 시스템이 있습니다. 동종의하나의 단계로 구성된 시스템을 호출합니다. 이질적인- 여러 단계로 구성된 시스템. 단계속성이 갑자기 변경되는 전환 중에 인터페이스로 다른 부분과 분리된 시스템의 일부입니다.

균질 시스템의 예로는 모든 가스 혼합물(매우 높지 않은 압력에서 모든 가스가 제한 없이 서로 용해됨) 또는 하나의 용매에 여러 물질이 용해된 용액이 있습니다.

이종 시스템의 예로는 얼음이 포함된 물, 공기 대기 중 퇴적물, 석탄 및 황이 포함된 포화 용액 등의 시스템이 있습니다.

균일한 시스템에서 반응이 발생하면 이 시스템의 전체 부피에서 반응이 발생합니다. 이질적인 시스템을 형성하는 물질들 사이에서 반응이 일어난다면, 시스템을 형성하는 상들 사이의 경계면에서만 일어날 수 있습니다. 이와 관련하여 균질 반응 속도와 불균일 반응 속도는 다르게 정의됩니다.

정의

균질 반응 속도시스템의 단위 부피당 단위 시간당 반응 중에 반응하거나 형성되는 물질의 양입니다.

이종 반응 속도상의 단위 표면적당 단위 시간당 반응 중에 반응하거나 형성되는 물질의 양입니다.

이 두 정의는 모두 수학적 형식으로 작성될 수 있습니다. 다음 표기법을 소개하겠습니다. υ 균질 - 균질 시스템의 반응 속도; υ 헤테로젠 - 이종 시스템의 반응 속도 n - 반응으로 인해 발생하는 물질의 몰수; V는 시스템의 부피입니다. t-시간; S는 반응이 일어나는 상의 표면적입니다. Δ - 증분 기호(Δn = n 2 -n 1; Δt = t 2 -t 1). 그 다음에

υ 균질체 = Δn / (V× Δt);

υ 이종균 = Δn / (S× Δt).

이들 방정식 중 첫 번째 방정식은 단순화될 수 있습니다. 시스템의 부피(V)에 대한 물질의 양(n)의 비율은 물질의 몰 농도(c)입니다. c=n/V, 여기서 Δc=Δn/V이고 마지막으로 다음과 같습니다.

υ 동질유전자 = Δc / Δt.

문제 해결의 예

실시예 1

운동 철의 질량 분율이 77.8%와 70.0%인 경우 두 가지 산화철의 공식을 구성하십시오.
해결책

각 구리 산화물의 질량 분율을 찾아 보겠습니다.

Ω1(O) = 100% - Ω1(Fe) = 100% - 77.8% = 22.2%;

Ω2(O) = 100% - Ω2(Fe) = 100% - 70.0% = 30.0%.

화합물에 포함된 원소의 몰수를 "x"(철)와 "y"(산소)로 표시하겠습니다. 그런 다음 몰비는 다음과 같습니다 (D.I. Mendeleev의 주기율표에서 가져온 상대 원자 질량 값을 정수로 반올림합니다).

x:y = Ω1(Fe)/Ar(Fe) : Ω1(O)/Ar(O);

x:y = 77.8/56: 22.2/16;

x:y = 1.39: 1.39 = 1:1.

이는 첫 번째 산화철의 공식이 FeO임을 의미합니다.

x:y = Ω2(Fe)/Ar(Fe) : Ω2(O)/Ar(O);

x:y = 70/56: 30/16;

x:y = 1.25: 1.875 = 1: 1.5 = 2: 3.

이는 두 번째 산화철의 공식이 Fe 2 O 3임을 의미합니다.

답변 FeO, Fe2O3

실시예 2

운동 수소, 요오드 및 산소의 화합물에 포함된 원소의 질량 분율이 Ω(H) = 2.2%, Ω(I) = 55.7%, Ω(O) = 42.1%인 경우 공식을 작성하십시오.
해결책 NX 조성의 분자 내 원소 X의 ​​질량 분율은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

Ω(X) = n × Ar(X) / M(HX) × 100%.

화합물에 포함된 원소의 몰수를 "x"(수소), "y"(요오드), "z"(산소)로 표시하겠습니다. 그런 다음 몰비는 다음과 같습니다 (D.I. Mendeleev의 주기율표에서 가져온 상대 원자 질량 값은 정수로 반올림됩니다).

x:y:z = Ω(H)/Ar(H) : Ω(I)/Ar(I) : Ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 2.2/1: 55.7/127: 42.1/16;

x:y:z= 2.2:0.44:2.63 = 5:1:6.

이는 수소, 요오드 및 산소 화합물의 공식이 H 5 IO 6 임을 의미합니다.

답변 H5IO6

시스템. 그러나 이 값은 반응이 일어날 실제 가능성을 반영하지 않습니다. 속도그리고 메커니즘.

화학 반응을 완전히 이해하려면 구현 중에 어떤 시간 패턴이 존재하는지에 대한 지식이 있어야 합니다. 화학 반응 속도그리고 그 상세한 메커니즘. 반응 속도와 메커니즘을 연구합니다. 화학적 동역학- 화학 공정의 과학.

화학적 동역학의 관점에서 반응은 다음과 같이 분류될 수 있습니다. 단순하고 복잡하게.

간단한 반응– 중간 화합물의 형성 없이 발생하는 공정. 참여하는 입자의 수에 따라 다음과 같이 나뉩니다. 단분자, 이분자, 삼분자. 3개 이상의 입자가 충돌할 가능성은 거의 없으므로 삼분자 반응은 매우 드물고, 4분자 반응은 알려져 있지 않습니다. 복잡한 반응– 여러 기본 반응으로 구성된 프로세스.

모든 프로세스는 고유한 속도로 진행되며, 이는 특정 기간 동안 발생하는 변화에 따라 결정될 수 있습니다. 평균 화학 반응 속도물질의 양을 변화시켜 표현 N단위 시간당 단위 부피 V당 소비되거나 수용되는 물질 t.

υ = ± DN/ dt· V

물질이 소비되면 "-" 기호를 표시하고, 축적되면 "+" 기호를 표시합니다.

일정한 볼륨에서:

υ = ± DC/ dt,

반응 속도 단위 mol/l·s

일반적으로 υ는 상수 값이며 우리가 모니터링하는 반응과 관련된 물질에 따라 달라지지 않습니다.

반응 시간에 대한 시약 또는 생성물의 농도 의존성은 다음과 같은 형태로 표시됩니다. 운동 곡선, 이는 다음과 같습니다:

위 식을 다음 식으로 변환하면 실험 데이터에서 υ를 계산하는 것이 더 편리합니다.

대중행동의 법칙. 반응의 차수와 속도상수

제형 중 하나 대중행동의 법칙다음과 같이 들립니다: 기본 균질 화학 반응의 속도는 반응물 농도의 곱에 정비례합니다.

연구 중인 프로세스가 다음 형식으로 표현되는 경우:

a A + b B = 제품

그러면 화학반응의 속도를 표현할 수 있다. 운동 방정식:

υ = k [A] a [B] b또는

υ = k·C a A·C b B

여기 [ ] 그리고 [] (CA 그리고CB) - 시약의 농도,

– 단순 반응의 화학양론적 계수,

케이– 반응 속도 상수.

수량의 화학적 의미 케이- 이것 속도 반응단일 농도로. 즉, 물질 A와 B의 농도가 1이면 υ = 케이.

복잡한 화학 공정에서는 계수가 화학량론적 내용과 일치하지 않습니다.

다음과 같은 여러 조건이 충족되면 대량 행동의 법칙이 충족됩니다.

  • 반응은 열적으로 활성화됩니다. 열 운동 에너지.
  • 시약의 농도는 고르게 분포됩니다.
  • 프로세스 중에 환경의 속성과 조건은 변경되지 않습니다.
  • 환경의 특성이 영향을 주어서는 안 됩니다. 케이.

복잡한 프로세스에 대중행동의 법칙 적용할 수 없습니다. 이는 복잡한 프로세스가 여러 기본 단계로 구성되고 그 속도는 모든 단계의 전체 속도에 의해 결정되지 않고 가장 느린 단계에 의해서만 결정된다는 사실로 설명할 수 있습니다. 제한.

각 반응에는 고유한 반응이 있습니다. 주문하다. 정의하다 개인(부분) 주문시약별 및 일반(전체) 주문. 예를 들어, 공정의 화학 반응 속도를 표현하는 경우

a A + b B = 제품

υ = 케이·[ ] ·[ ]

– 시약으로 주문

시약으로 주문 안에

일반 절차 + = N

을 위한 간단한 프로세스반응 차수는 반응 종의 수(화학양론적 계수와 일치)를 나타내며 정수 값을 취합니다. 을 위한 복잡한 프로세스반응의 순서는 화학량론적 계수와 일치하지 않으며 무엇이든 될 수 있습니다.

화학 반응 속도 υ에 영향을 미치는 요인을 결정합시다.

  1. 반응물의 농도에 따른 반응 속도의 의존성

    대량 행동의 법칙에 의해 결정됩니다. υ = 케이[ ] ·[ ]

반응물의 농도가 증가함에 따라 υ가 증가한다는 것은 명백합니다. 화학 공정에 참여하는 물질 간의 충돌 횟수가 증가합니다. 또한, 반응의 순서를 고려하는 것이 중요합니다. n=1일부 시약의 경우 속도는 이 물질의 농도에 정비례합니다. 어떤 시약의 경우 n=2, 농도를 두 배로 늘리면 반응 속도가 2 2 = 4배 증가하고, 농도를 3배 늘리면 반응 속도가 3 2 = 9배 빨라집니다.

"속도"라는 개념은 문헌에서 자주 발견됩니다. 물질적 신체(사람, 기차, 우주선)가 일정 기간 동안 더 먼 거리를 이동할수록 이 신체의 속도가 더 빨라진다는 것이 물리학에서 알려져 있습니다.

"아무데도 가지 않고" 어떤 거리도 커버하지 않는 화학 반응의 속도를 측정하는 방법은 무엇입니까? 이 질문에 답하려면 무엇인지 알아야 합니다. 언제나변화 어느화학 반응? 모든 화학 반응은 물질이 변화하는 과정이기 때문에 원래의 물질이 사라지고 반응 생성물로 변합니다. 따라서 화학 반응 중에 물질의 양은 항상 변하고 출발 물질의 입자 수가 감소하므로 농도(C).

통합 상태 시험 작업.화학 반응 속도는 변화에 비례합니다.

  1. 단위 시간당 물질의 농도;
  2. 단위 부피당 물질의 양;
  3. 단위 부피당 물질의 질량;
  4. 반응 중 물질의 부피.

이제 답을 올바른 답과 비교해 보세요.

화학 반응의 속도는 단위 시간당 반응물 농도의 변화와 같습니다

어디 C 1그리고 0부터- 각각 최종 및 초기 반응물의 농도; t 1그리고 t 2- 실험 시간, 최종 및 초기 기간.

질문.어떤 가치가 더 크다고 생각하시나요? C 1또는 0부터? t 1또는 t 0?

주어진 반응에서 반응물은 항상 소모되므로,

따라서 이들 양의 비율은 항상 음수이며 속도는 음수가 될 수 없습니다. 따라서 공식에 빼기 기호가 나타납니다. 이는 동시에 속도를 나타냅니다. 어느시간이 지남에 따라(일정한 조건에서) 반응은 항상 감소하다.

따라서 화학반응의 속도는 다음과 같다.

질문이 생깁니다: 반응물(C)의 농도를 어떤 단위로 측정해야 하며 그 이유는 무엇입니까? 이에 답하기 위해서는 어떤 조건인지 이해해야 합니다. 기본어떤 화학 반응이 일어나도록 말이죠.

입자가 반응하려면 최소한 충돌해야 합니다. 그렇기 때문에 단위 부피당 입자 수*(몰 수)가 높을수록, 입자가 더 자주 충돌할수록, 화학 반응 가능성이 높아집니다..

* 29.1과에서 "두더지"가 무엇인지 읽어보세요.

따라서 화학 공정의 속도를 측정할 때 그들은 다음을 사용합니다. 몰 농도반응 혼합물의 물질.

물질의 몰농도는 1리터의 용액에 몇 몰의 물질이 포함되어 있는지를 나타냅니다.

따라서 반응 물질의 몰 농도가 높을수록 단위 부피당 더 많은 입자가 존재하고 더 자주 충돌하며 (다른 모든 조건이 동일할 때) 화학 반응 속도가 더 높아집니다. 따라서 화학 동역학의 기본 법칙(이것은 화학 반응 속도에 대한 과학)은 다음과 같습니다. 대중행동의 법칙.

화학 반응 속도는 반응물 농도의 곱에 정비례합니다.

유형 A + B →...의 반응에 대해 수학적으로 이 법칙은 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

반응이 더 복잡한 경우(예: 2A + B → 또는 A + A + B → ...)

따라서 속도 방정식에 지수가 나타났습니다. « » , 이는 계수에 해당합니다. 2 반응식에서. 더 복잡한 방정식의 경우 일반적으로 큰 지수가 사용되지 않습니다. 이는 예를 들어 3개의 분자 A와 2개의 분자 B가 동시에 충돌할 확률이 극히 작기 때문입니다. 따라서 많은 반응이 여러 단계에 걸쳐 일어나며, 그 동안 3개 이하의 입자가 충돌하며, 각 단계의 과정은 일정한 속도로 진행됩니다. 이 속도와 그에 대한 운동 속도 방정식은 실험적으로 결정됩니다.

위의 화학 반응 속도 방정식 (3) 또는 (4)는 다음 경우에만 유효합니다. 동종의반응, 즉 반응 물질이 표면에 의해 분리되지 않는 반응에 대한 것입니다. 예를 들어, 반응은 수용액에서 발생하며 두 반응물 모두 물이나 가스 혼합물에 잘 녹습니다.

언제 일어나는지는 또 다른 문제다 이질적인반응. 이 경우 반응 물질(예: 이산화탄소) 사이에 경계면이 있습니다. 가스물과 반응한다 해결책알칼리. 이 경우 모든 가스 분자는 빠르고 혼란스럽게 움직이기 때문에 반응할 가능성이 동일합니다. 액체 용액의 입자는 어떻습니까? 이 입자들은 매우 느리게 움직이며, "바닥에 있는" 알칼리 입자들은 용액을 지속적으로 저어주지 않으면 이산화탄소와 반응할 가능성이 거의 없습니다. "표면에 있는" 입자만 반응합니다. 그래서 이질적인반응 -

반응 속도는 인터페이스 표면의 크기에 따라 달라지며, 이는 연삭에 따라 증가합니다.

따라서 매우 자주 반응 물질이 분쇄되고(예: 물에 용해됨) 음식을 완전히 씹고 조리 과정에서 분쇄하고 고기 분쇄기를 통과하는 등 분쇄되지 않은 식품은 실제로 그렇지 않습니다. 소화 가능!

따라서 최대 속도(다른 모든 조건이 동일함)에서 균질한 반응은 용액과 기체 사이에서(이 기체가 주변 조건에서 반응하는 경우) 더욱이 분자가 "나란히" 위치하는 용액에서 발생하며 분쇄는 가스와 마찬가지로 (그리고 훨씬 더!) 반응 속도가 더 높습니다.

통합 상태 시험 작업.실온에서 가장 빠른 속도로 일어나는 반응은 무엇입니까?

  1. 탄소와 산소;
  2. 철과 염산;
  3. 철분과 아세트산 용액
  4. 알칼리 및 황산 용액.

이 경우에는 어떤 프로세스가 동질적인지 찾아야 합니다.

압력이 증가하면 가스가 압축되고 입자 농도가 증가하기 때문에 가스 간 화학 반응 또는 가스가 참여하는 이종 반응의 속도도 압력에 따라 달라집니다(공식 2 참조). 가스가 포함되지 않은 반응 속도는 압력 변화에 영향을 받지 않습니다.

통합 상태 시험 작업.산성 용액과 철 사이의 화학 반응 속도는 영향을 받지 않습니다.

  1. 산 농도;
  2. 철 연삭;
  3. 반응온도;
  4. 압력 증가.

마지막으로, 반응 속도는 물질의 반응성에 따라 달라집니다. 예를 들어, 산소가 물질과 반응하면 다른 조건이 동일하다면 동일한 물질이 질소와 상호작용할 때보다 반응 속도가 더 빨라집니다. 사실 산소의 반응성은 질소의 반응성보다 눈에 띄게 높습니다. 튜토리얼의 다음 부분(14과)에서 이 현상의 이유를 살펴보겠습니다.

통합 상태 시험 작업.염산과 염산의 화학반응

  1. 구리;
  2. 철;
  3. 마그네슘;
  4. 아연

분자의 모든 충돌이 화학적 상호작용(화학 반응)으로 이어지는 것은 아니라는 점에 유의해야 합니다. 정상적인 조건에서 수소와 산소의 혼합 가스에서는 초당 수십억 번의 충돌이 발생합니다. 그러나 반응의 첫 번째 징후(물방울)는 몇 년 후에야 플라스크에 나타날 것입니다. 그런 경우에 그들은 반응이 다음과 같다고 말합니다. 실질적으로 작동하지 않습니다. 하지만 그녀는 가능한, 그렇지 않으면 이 혼합물을 300°C로 가열하면 플라스크에 김이 서리고 700°C의 온도에서 끔찍한 폭발이 일어날 것이라는 사실을 어떻게 설명할 수 있을까요? 수소와 산소의 혼합물을 "폭발성 가스"라고 부르는 것은 아무것도 아닙니다.

질문.가열하면 반응 속도가 왜 그렇게 급격하게 증가한다고 생각합니까?

반응속도가 증가하는 이유는 첫째, 입자 충돌 횟수가 증가하고, 둘째, 입자 충돌 횟수가 증가하기 때문입니다. 활동적인충돌. 상호 작용을 일으키는 것은 입자의 활성 충돌입니다. 이러한 충돌이 일어나기 위해서는 입자가 일정량의 에너지를 가지고 있어야 합니다.

화학 반응이 일어나기 위해 입자가 가져야 하는 에너지를 활성화 에너지라고 합니다.

이 에너지는 원자와 분자의 외부 전자 사이의 반발력을 극복하고 "오래된"화학 결합을 파괴하는 데 소비됩니다.

질문이 생깁니다: 반응 입자의 에너지를 어떻게 증가시킬 수 있습니까? 대답은 간단합니다. 온도가 증가하면 입자의 이동 속도가 증가하고 결과적으로 운동 에너지가 증가하므로 온도를 높이십시오.

규칙 반트 호프*:

온도가 10도 올라갈 때마다 반응 속도는 2~4배 증가합니다.

반트호프 제이콥 헨드릭(1852년 8월 30일 ~ 1911년 3월 1일) - 네덜란드 화학자. 물리화학과 입체화학의 창시자 중 한 사람. 노벨 화학상 1호(1901).

이 규칙(법칙이 아님!)은 측정에 "편리한" 반응, 즉 너무 빠르지도 너무 느리지도 않고 실험자가 접근할 수 있는 온도에서 진행되는 반응에 대해 실험적으로 확립되었다는 점에 유의해야 합니다. 높지도 낮지도 않음)

질문. 감자를 요리하는 가장 빠른 방법은 무엇이라고 생각하시나요? 삶거나 기름에 튀기는 것인가요?

설명된 현상의 의미를 제대로 이해하기 위해 반응하는 분자를 높이 뛰어오르려는 학생 그룹과 비교할 수 있습니다. 1m 높이의 장벽이 주어지면 학생들은 장벽을 극복하기 위해 달려가야 합니다(“온도”를 높여야 함). 그럼에도 불구하고 이러한 장벽을 극복하지 못하는 학생(“비활성 분자”)은 항상 있을 것입니다.

무엇을 해야 할까요? “똑똑한 사람은 산에 오르지 않고 똑똑한 사람은 산을 우회한다”는 원칙을 고수한다면 간단히 장벽을 40cm로 낮추면 모든 학생이 이를 극복할 수 있습니다. 장벽. 분자 수준에서 이는 다음을 의미합니다. 반응 속도를 높이려면 주어진 시스템에서 활성화 에너지를 줄이는 것이 필요합니다..

실제 화학 공정에서는 이 기능이 촉매에 의해 수행됩니다.

촉매남아있는 동안 화학반응의 속도를 변화시키는 물질이다. 변하지 않은화학반응이 끝날 무렵.

촉매 참여하다화학 반응에서 하나 이상의 출발 물질과 상호 작용합니다. 이 경우 중간체 화합물이 형성되고 활성화 에너지가 변화됩니다. 중간체의 활성이 더 높으면(활성 복합체) 활성화 에너지가 감소하고 반응 속도가 증가합니다.

예를 들어, SO 2 와 O 2 사이의 반응은 매우 느리게 발생합니다. 정상적인 조건 실질적으로 작동하지 않습니다. 그러나 NO가 존재하면 반응 속도가 급격히 증가합니다. 첫 번째 아니오 매우 빠르다 O2와 반응합니다:

그 결과 이산화질소 빠른황(IV) 산화물과 반응합니다:

과제 5.1.이 예를 사용하여 어떤 물질이 촉매이고 어떤 물질이 활성 복합체인지 보여주세요.

반대로, 수동형 화합물이 더 많이 생성되면 활성화 에너지가 너무 높아져 이러한 조건에서는 실제로 반응이 일어나지 않을 수 있습니다. 이러한 촉매를 촉매라고 한다. 억제제.

실제로는 두 가지 유형의 촉매가 모두 사용됩니다. 그래서 특별한 유기촉매 - 효소- 음식 소화, 근육 수축, 호흡 등 모든 생화학적 과정에 절대적으로 참여합니다. 효소 없이는 생명이 존재할 수 없습니다!

금속 제품을 부식으로부터 보호하고 지방 함유 식품을 산화(악패)로부터 보호하려면 억제제가 필요합니다. 일부 약물에는 미생물의 필수 기능을 억제하여 파괴하는 억제제도 포함되어 있습니다.

촉매작용은 균질할 수도 있고 이질적일 수도 있습니다. 균일한 촉매작용의 예는 이산화황의 산화에 대한 NO(촉매)의 효과입니다. 불균일 촉매작용의 예는 알코올에 대한 가열된 구리의 작용입니다.

이 반응은 두 단계로 발생합니다.

과제 5.2.이 경우 어떤 물질이 촉매인지 결정합니까? 이러한 유형의 촉매 작용을 이종 촉매라고 부르는 이유는 무엇입니까?

실제로 금속, 산화물 등 고체 물질이 촉매 역할을 하는 이종 촉매 작용이 가장 자주 사용됩니다. 이러한 물질의 표면에는 촉매 반응이 실제로 발생하는 특별한 지점(결정 격자 노드)이 있습니다. 이 지점이 이물질로 덮여 있으면 촉매 작용이 중지됩니다. 촉매에 해로운 이 물질을 촉매독. 기타 물질 - 발기인- 반대로 촉매 활성을 향상시킵니다.

촉매는 화학 반응의 방향을 바꿀 수 있습니다. 즉, 촉매를 바꾸면 다양한 반응 생성물을 얻을 수 있습니다. 따라서 아연 및 산화 알루미늄이있는 알코올 C 2 H 5 OH에서 부타디엔을 얻을 수 있고 진한 황산이 있으면 에틸렌을 얻을 수 있습니다.

따라서 화학 반응 중에 시스템의 에너지가 변경됩니다. 만약 반응 중에 에너지가 방출된다열의 형태로 , 이 프로세스를 발열의:

을 위한 엔도열 공정 열이 흡수된다, 즉 열 효과 큐< 0 .

과제 5.3.제안된 공정 중 발열 공정과 흡열 공정을 결정합니다.

화학 반응의 방정식은 다음과 같습니다. 열 효과을 반응의 열화학 방정식이라고 합니다. 이러한 방정식을 만들기 위해서는 반응물 1몰당 열효과를 계산해야 합니다.

일.마그네슘 6g이 연소되면 153.5kJ의 열이 방출됩니다. 이 반응의 열화학 방정식을 쓰십시오.

해결책.반응에 대한 방정식을 작성하고 주어진 공식 위에 표시해 봅시다:

비율을 구성한 후 원하는 반응 열 효과를 찾습니다.

이 반응의 열화학 방정식은 다음과 같습니다.

이러한 작업은 과제에 제공됩니다. 다수통합 주 시험 옵션! 예를 들어.

통합 상태 시험 작업.열화학 반응식에 따르면

8g의 메탄이 연소될 때 방출되는 열량은 다음과 같습니다.

화학 공정의 가역성. 르 샤틀리에의 원리

* 르 샤틀리에 앙리 루이(8.10.1850–17.09.1936) - 프랑스의 물리화학자이자 야금학자. 평형 변위의 일반 법칙을 공식화했습니다(1884).

반응은 가역적일 수도 있고 비가역적일 수도 있습니다.

뒤집을 수 없는이는 역과정이 가능한 조건이 없는 반응입니다.

이러한 반응의 예로는 우유가 신맛이 나거나 맛있는 돈까스를 태울 때 발생하는 반응이 있습니다. 다진 고기를 고기 분쇄기에 다시 넣는 것(그리고 다시 고기 조각을 얻는 것)이 불가능한 것처럼, 돈까스를 "살아나게" 하거나 우유를 신선하게 만드는 것도 불가능합니다.

하지만 스스로에게 간단한 질문을 던져 봅시다: 프로세스가 되돌릴 수 없는가?

이 질문에 대답하기 위해 기억해 봅시다. 반대 과정을 수행하는 것이 가능합니까? 예! 생석회 CaO를 얻기 위한 석회석(분필)의 분해는 산업 규모로 사용됩니다.

따라서 반응은 가역적입니다. 왜냐하면 다음과 같은 조건이 있기 때문입니다. 둘 다프로세스:

게다가, 조건이 있습니다. 순방향 반응의 속도는 역반응의 속도와 같다.

이러한 조건에서 화학 평형이 확립됩니다. 이때 반응은 멈추지 않으나, 얻어지는 입자의 수는 분해된 입자의 수와 동일하다. 그렇기 때문에 화학 평형 상태에서는 반응 입자의 농도가 변하지 않습니다.. 예를 들어, 화학 평형 순간의 공정에 대해

기호는 의미한다 평형 농도.

온도가 증가하거나 감소하거나 다른 조건이 변경되면 평형에 어떤 일이 일어날 것인가?라는 질문이 생깁니다. 이 질문은 알면 답할 수 있다 르 샤틀리에의 원리:

시스템이 평형 상태에 있는 조건(t, p, c)을 변경하면 평형은 다음 과정으로 이동합니다. 변화에 저항하다.

즉, 균형 시스템은 "반대"를 행하는 변덕스러운 아이가 부모의 뜻에 저항하는 것처럼 항상 외부로부터의 모든 영향에 저항합니다.

예를 살펴보겠습니다. 암모니아를 생성하는 반응에서 평형이 확립되도록 합시다:

질문.반응기체의 몰수는 반응 전과 후가 같은가? 닫힌 부피에서 반응이 발생하는 경우 압력은 언제 더 높습니까? 반응 전 또는 후입니까?

이 과정은 가스 분자 수가 감소함에 따라 발생한다는 것은 명백합니다. 압력직접 반응 중에는 감소합니다. 안에 뒤집다반응 - 반대로 혼합물의 압력 증가하다.

이 시스템에서 어떤 일이 일어날지 스스로에게 물어봅시다. 증가하다압력? 르 샤틀리에의 원리에 따르면 "반대되는" 반응이 진행됩니다. 낮추다압력. 이것은 직접적인 반응입니다. 가스 분자 수가 적고 압력이 적습니다.

그래서, ~에증가하다 압력이 가해지면 평형은 직접 과정 쪽으로 이동합니다.압력이 떨어지고, 분자 수가 줄어들면서가스

통합 상태 시험 작업.~에 증가하다압력 균형 이동 오른쪽시스템에서:

반응의 결과라면 분자 수가스가 변하지 않으면 압력 변화가 평형 위치에 영향을 미치지 않습니다.

통합 상태 시험 작업.압력 변화는 시스템의 평형 변화에 영향을 미칩니다.

이 반응과 다른 반응의 평형 위치는 반응 물질의 농도에 따라 달라집니다. 출발 물질의 농도를 높이고 생성 물질의 농도를 줄임으로써 우리는 항상 평형을 직접 반응(오른쪽)으로 이동시킵니다.

통합 상태 시험 작업.

다음과 같은 경우 왼쪽으로 이동합니다.

  1. 혈압 증가;
  2. 온도 감소;
  3. CO 농도 증가;
  4. CO 농도 감소.

암모니아 합성 과정은 발열, 즉 열 방출을 동반합니다. 온도 상승혼합물에.

질문.다음과 같은 경우 이 시스템의 평형은 어떻게 이동합니까? 온도 강하?

우리도 비슷하게 논쟁을 벌인다 결론: 감소할 때 온도가 낮아지면 평형은 암모니아 형성 방향으로 이동합니다. 왜냐하면 이 반응에서 열이 방출되고 온도가 높아지기 때문입니다.상승한다.

질문.온도가 낮아지면 화학반응 속도는 어떻게 변하는가?

분명히, 온도가 감소함에 따라 두 반응의 속도는 급격히 감소할 것입니다. 즉, 원하는 평형이 확립될 때까지 매우 오랜 시간을 기다려야 할 것입니다. 무엇을 해야 할까요? 이런 경우에는 꼭 필요하다 촉매. 비록 그는 평형 위치에 영향을 미치지 않습니다, 그러나 이 상태의 시작을 가속화합니다.

통합 상태 시험 작업.시스템의 화학 평형

다음과 같은 경우 반응 생성물이 형성되는 방향으로 이동합니다.

  1. 혈압 증가;
  2. 온도 상승;
  3. 압력 감소;
  4. 촉매 사용.

결론

화학 반응 속도는 다음에 따라 달라집니다.

  • 반응 입자의 성질;
  • 반응물의 농도 또는 경계면적;
  • 온도;
  • 촉매의 존재.

순방향 반응의 속도가 역방향 반응의 속도와 같을 때 평형이 확립됩니다. 이 경우 반응물의 평형 농도는 변하지 않습니다. 화학 평형 상태는 조건에 따라 달라지며 르 샤틀리에의 원리를 따릅니다.

우리는 끊임없이 다양한 화학적 상호작용에 직면해 있습니다. 천연 가스의 연소, 철의 부식, 우유의 신맛 등이 학교 화학 과정에서 자세히 연구되는 모든 과정은 아닙니다.

일부 반응은 몇 초 만에 발생하는 반면, 일부 상호작용은 며칠 또는 몇 주가 소요됩니다.

온도, 농도 및 기타 요인에 대한 반응 속도의 의존성을 식별해 봅시다. 새로운 교육 표준은 이 문제에 최소한의 교육 시간을 할당합니다. 통합 상태 시험의 테스트에는 온도, 농도 및 제안 계산 문제에 대한 반응 속도의 의존성에 대한 작업이 포함됩니다. 많은 고등학생들이 이러한 질문에 대한 답을 찾는 데 어려움을 겪고 있으므로 이 주제를 자세히 분석해 보겠습니다.

고려 중인 문제의 관련성

반응 속도에 대한 정보는 실용적이고 과학적으로 중요한 의미를 갖습니다. 예를 들어, 물질 및 제품의 특정 생산에서 장비의 생산성과 상품 비용은 이 값에 직접적으로 의존합니다.

진행 중인 반응의 분류

초기 구성 요소의 집합 상태와 이질적인 상호 작용 중에 형성된 제품 사이에는 직접적인 관계가 있습니다.

화학에서 시스템은 일반적으로 물질 또는 이들의 조합을 의미합니다.

하나의 단계(동일한 집계 상태)로 구성된 시스템은 동질적인 것으로 간주됩니다. 예를 들어, 가스와 여러 가지 액체의 혼합물을 언급할 수 있습니다.

이종 시스템은 반응 물질이 기체와 액체, 고체와 기체의 형태로 존재하는 시스템입니다.

온도에 대한 반응 속도의 의존성뿐만 아니라 분석된 상호 작용에 들어가는 구성 요소가 사용되는 단계에도 의존합니다.

균질한 구성은 전체 볼륨에 걸쳐 프로세스가 발생하는 것이 특징이며, 이는 품질을 크게 향상시킵니다.

출발 물질이 서로 다른 상 상태에 있으면 상 경계면에서 최대 상호 작용이 관찰됩니다. 예를 들어, 활성 금속이 산에 용해되면 접촉 표면에서만 생성물(염)의 형성이 관찰됩니다.

프로세스 속도와 다양한 요소 간의 수학적 관계

온도에 대한 화학 반응 속도의 의존성에 대한 방정식은 어떻게 생겼습니까? 균질 공정의 경우, 속도는 단위 시간당 시스템 부피에서 반응 중에 상호작용하거나 형성되는 물질의 양에 의해 결정됩니다.

이종 공정의 경우, 비율은 최소 시간 동안 단위 면적당 공정에서 반응하거나 생성되는 물질의 양으로 결정됩니다.

화학 반응 속도에 영향을 미치는 요인

반응 물질의 특성은 공정 속도가 다른 이유 중 하나입니다. 예를 들어, 알칼리 금속은 상온에서 물과 알칼리를 형성하며, 그 과정에서 수소 가스가 강하게 방출됩니다. 귀금속(금, 백금, 은)은 실온이나 가열 시 이러한 공정이 불가능합니다.

반응물의 성질은 화학 산업에서 생산 수익성을 높이기 위해 고려되는 요소입니다.

시약의 농도와 화학 반응 속도 사이에 관계가 있음이 밝혀졌습니다. 높을수록 더 많은 입자가 충돌하므로 프로세스가 더 빠르게 진행됩니다.

수학적 형태의 대량 작용 법칙은 출발 물질의 농도와 공정 속도 사이의 정비례 관계를 설명합니다.

이는 19세기 중반 러시아의 화학자 N. N. 베케토프(N. N. Beketov)에 의해 공식화되었습니다. 각 공정마다 온도, 농도 또는 반응물의 성질과 관련이 없는 반응 상수가 결정됩니다.

고체 물질이 관여하는 반응 속도를 높이려면 이를 분말 상태로 분쇄해야 합니다.

이 경우 표면적이 증가하여 공정 속도에 긍정적인 영향을 미칩니다. 디젤 연료의 경우 특수 분사 시스템이 사용되므로 공기와 접촉하면 탄화수소 혼합물의 연소 속도가 크게 증가합니다.

난방

온도에 대한 화학 반응 속도의 의존성은 분자 운동 이론으로 설명됩니다. 이를 통해 특정 조건에서 시약 분자 간의 충돌 횟수를 계산할 수 있습니다. 그러한 정보를 갖추고 있다면 정상적인 조건에서 모든 프로세스가 즉시 진행되어야 합니다.

그러나 온도에 대한 반응 속도의 의존성에 대한 구체적인 예를 고려하면 상호 작용을 위해서는 먼저 원자 사이의 화학 결합을 끊어 새로운 물질이 형성되어야한다는 것이 밝혀졌습니다. 이를 위해서는 상당한 에너지 소비가 필요합니다. 온도에 대한 반응 속도의 의존성은 무엇입니까? 활성화 에너지는 분자의 파열 가능성을 결정하며, 프로세스의 현실을 특징짓는 것이 바로 이 에너지입니다. 단위는 kJ/mol입니다.

에너지가 부족하면 충돌이 효과가 없으므로 새로운 분자가 생성되지 않습니다.

그래픽 표현

온도에 대한 화학 반응 속도의 의존성을 그래픽으로 표현할 수 있습니다. 가열되면 입자 간의 충돌 횟수가 증가하여 상호 작용이 가속화됩니다.

반응 속도 대 온도 그래프는 어떤 모양입니까? 분자의 에너지는 수평으로 표시되고, 에너지 보유량이 높은 입자의 수는 수직으로 표시됩니다. 그래프는 특정 상호 작용의 속도를 판단할 수 있는 곡선입니다.

평균과의 에너지 차이가 ​​클수록 곡선의 지점이 최대값에서 더 멀리 위치하게 되며, 그러한 에너지 보유량을 갖는 분자의 비율이 낮아집니다.

중요한 측면

온도에 따른 반응 속도 상수의 의존성에 대한 방정식을 쓰는 것이 가능합니까? 그 증가는 프로세스 속도의 증가에 반영됩니다. 이러한 의존성은 공정 속도의 온도 계수라고 하는 특정 값을 특징으로 합니다.

모든 상호 작용에 대해 온도에 대한 반응 속도 상수의 의존성이 밝혀졌습니다. 10도 증가하면 처리 속도가 2~4배 증가합니다.

온도에 대한 균질 반응 속도의 의존성은 수학적 형태로 표현될 수 있습니다.

실온에서의 대부분의 상호 작용에서 계수는 2에서 4 사이입니다. 예를 들어 온도 계수가 2.9인 경우 온도가 100도 증가하면 프로세스 속도가 거의 50,000배 빨라집니다.

온도에 대한 반응 속도의 의존성은 다양한 활성화 에너지로 쉽게 설명될 수 있습니다. 양이온과 음이온의 상호 작용에 의해서만 결정되는 이온 과정 동안 최소값을 갖습니다. 수많은 실험은 그러한 반응이 순간적으로 발생한다는 것을 나타냅니다.

활성화 에너지가 높으면 입자 간의 충돌 횟수가 적어 상호 작용이 발생합니다. 평균 활성화 에너지에서 반응물은 평균 속도로 상호 작용합니다.

농도와 온도에 대한 반응 속도의 의존성에 대한 작업은 고위 교육 수준에서만 고려되며 종종 어린이에게 심각한 어려움을 초래합니다.

프로세스 속도 측정

상당한 활성화 에너지가 필요한 프로세스에는 출발 물질의 원자 간 결합이 초기 파열되거나 약화되는 과정이 포함됩니다. 이 경우 활성화된 복합체라고 불리는 특정 중간 상태로 전환됩니다. 이는 불안정한 상태이며 매우 빠르게 반응 생성물로 분해되며, 이 과정에는 추가 에너지 방출이 수반됩니다.

가장 단순한 형태의 활성화된 복합체는 약화된 오래된 결합을 가진 원자의 구성입니다.

억제제 및 촉매

매체 온도에 대한 효소 반응 속도의 의존성을 분석해 보겠습니다. 이러한 물질은 공정 촉진제 역할을 합니다.

그들 자신은 상호 작용에 참여하지 않으며, 프로세스가 완료된 후에도 그 숫자는 변경되지 않습니다. 촉매는 반응 속도를 높이는 데 도움이 되지만, 억제제는 반대로 이 과정을 늦춥니다.

이것의 본질은 중간 화합물의 형성에 있으며, 그 결과 공정 속도의 변화가 관찰됩니다.

결론

전 세계적으로 매분마다 다양한 화학적 상호작용이 일어나고 있습니다. 온도에 대한 반응 속도의 의존성을 어떻게 확립합니까? Arrhenius 방정식은 속도 상수와 온도 사이의 관계를 수학적으로 설명합니다. 이는 분자 내 원자 사이의 결합이 파괴되거나 약화되고 입자가 새로운 화학 물질로 분포되는 활성화 에너지 값에 대한 아이디어를 제공합니다.

분자 운동 이론 덕분에 초기 구성 요소 간의 상호 작용 확률을 예측하고 프로세스 속도를 계산할 수 있습니다. 반응 속도에 영향을 미치는 요인 중에서 특히 중요한 것은 온도 변화, 상호 작용 물질의 농도 백분율, 접촉 표면적, 촉매(억제제)의 존재 및 상호 작용 성분의 특성입니다.