1 / 32

Лекция № 8 Кинетика и механизм химических реакций

Лекция № 8 Кинетика и механизм химических реакций. Принципиальная возможность химического превращения. Δ G < 0 (необходимо, но не достаточно) H + + OH - = H 2 O Δ Gº ~ -5 кДж / моль 2 NO + O 2 = 2NO 2 Δ Gº = -70 кДж / моль 2 H 2 + O 2 = 2H 2 O Δ Gº = -229 кДж / моль.

rina-vang
Download Presentation

Лекция № 8 Кинетика и механизм химических реакций

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Лекция № 8Кинетика и механизм химических реакций

  2. Принципиальная возможность химического превращения ΔG< 0 (необходимо, но не достаточно) H+ + OH- = H2O ΔGº ~ -5 кДж/моль 2NO + O2 = 2NO2ΔGº = -70 кДж/моль 2H2 + O2 = 2H2O ΔGº = -229 кДж/моль

  3. Химическая кинетика изучает скорость и механизмы химических реакций Н.Н. Семенов – Н.М. Эммануэль – А.Л. Бучаченко Реакции в гомогенных и гетерогенных системах CO + ½ O2 = CO2 C6H6(ж) + 3H2 = C6H12(ж) Fe → «FeO» → Fe3O4 → Fe2O3

  4. G лабильное состояние самопроизвольно не самопроизв. метастабильное равновесие равновесие

  5. сiВ а) средняя скорость с2(8.1) с1 А сiВб) истинная скорость (8.2) размерность Аτ3 τiмоль · л-¹· с-¹

  6. 1864 – 1867 гг. -К. Гульдберг, П. Вааге Закон действующих массА + В = АВ R A +B

  7. В гомогенной системе v = f(ci, T, катализатор) В гетерогенной системе v = f(α, T, катализатор, поверхность раздела реагентов, предыстория)

  8. А = Х (8.3) А + В = Х (8.4) А + В + С = Х (8.5) А + 2В = Х (8.6) К - константа скорости: К = v при Сi = 1

  9. Реакция Ландольта HIO3 + 3H2SO3 = HI + 3H2SO4(A) O5HI + HIO3 = 3I2 + 3H2O (B) I2 + H2SO3 + H2O = H2SO4 + 2HI (C) Появление синей окраски крахмала после окисления H2SO3 v(C)> v(B)

  10. Для реакции 2Fe2+ + H2O2 = 2Fe3+ + 2OH- (8.7) v = k · CFe2+ · CH2O2 (8.8) так как Fe2++ H2O2 = Fe3+ + OH + OH- (медленно) Fe2+ + OH = Fe3+ + OH- (быстро)

  11. Для aA + bB … = X (8.9) v = k · cxA · cyB (8.10) x + y – порядок реакции (8.9) Для реакции (8.9) x + y = 2 CO +Cl2 = COCl2 v = k · CCO · C1.5Cl2 Порядок по СО = 1 Порядок по Cl2= 1.5 Суммарный порядок = 2.5

  12. Молекулярность – число молекул, участвующих в элементарном акте химического взаимодействия Порядок – макрохарактеристика реакционной смеси Молекулярность – микрохарактеристика реакц. смеси

  13. H2S2O3 = H2O + SO2 + S первый порядок, мономолекулярна C12H22O11 + H2O = 2 C6H12O6 (сахароза) (фруктоза, глюкоза) первый порядок, бимолекулярна 2NO + O2 = 2NO2маловероятна 2NO ↔ N2O2vуменьшается N2O2 + O2 ↔ N2O4при нагреве

  14. BrO3- + 5Br- + 6H+ = 3Br2 + 3H2O , т.е. n = 4 273К→ 283К Изменение числа столкновений = =

  15. Правило Вант – Гоффа С. Аррениус (8.11) Модель «активных» столкновений Ni/N T3 > T2 > T1 T1 T2 T3 E1 E2 E3 Ea E Распределение Максвелла - Больцмана NEa / N = exp(-Ea/RT) (8.12)

  16. Из (8.11) и (8.12) A = Ea

  17. Ea, кДж/моль 2H2O2 = 2H2O + O2 750 55(иод) 2SO2 + O2 = 2SO3 250 60(Pt) 2HJ = H2 + J2 200 60(Pt) 2NH3 = N2 + 3H2 326 167(Fe)

  18. A + B → C + D Ea Ea’ A+B ΔH C+D Ход реакции Ea – энергия активации прямой реакции Ea’ – энергия активации обратной реакции

  19. Ea = f(τ) ΔGa = ΔHa – TΔSa (8.15) (8.16)

  20. Ea < 0 для реакции CH2=CH2 + Cl2 C2H4Cl2 Безактивационные, туннельные процессы (формальдегид в космосе) Сверхпроводимость, сверхтекучесть.

  21. h H2+Cl2 2HCl Цепные (самоподдерживающиеся) реакции 1) инициирование Cl2 + h = •Cl + •Cl (фотохимическая реакция) радикал (частица с неспаренным электроном) 2) развитие •Cl + H2 HCl + •H •H+Cl2 HCl +•Cl •Cl + H2 HCl + •H

  22. 3) обрыв цепи •H+ •H H2 •Cl + •Cl Cl2 •H+•Cl HCl •Cl + •Cl + M Cl2 + M Квантовый выход от 1 до 107

  23. мм рт. ст 40 Область взрыва 2H2 + O2 2H2O 20 oC 440 480 520 Н.Н. Семенов - кафедра химической кинетики

  24. Защита от коррозииFe - (Ni + Cr) NiCr2O4 вместо «FeO» Катализ Al + 3/2I2 = AlI3 (G = -305 кДж/моль) Селективность, эффективность

  25. Ea E Ea’ Ea” ход реакции Гомогенныйкатализ A + K = AK (Ea’) AK + B = AB + K (Ea”) интермедиат

  26. E Ea Ea’ Ea’” Ea” ход реакции Гетерогенный катализ 1) адсорбция А и В на катализаторе 2) “A” + “B” = “AB” 3) десорбция “AB” = AB

  27. Os Ru Fe k Re Mo W Ni Rh Cr Pt Cu Pd z MnO2 1) H2O2 H2O + 1/2O2 2) катализаторы разложения аммиака 3) конверсия метана 4) окисление SO2, NH3 каталитические преобразователи ДВС CH4, CO CO2, H2O

  28. Автокатализ 2MnO4- + 5H2C2O4 +6H+ 2Mn2+ + 10CO2 + 8H2O I MnO4- + 4Mn2+ + 8H+ 5Mn3+ + 4H2O II H2C2O4 + 2Mn3+  2CO2 + 2Mn2+ + H2O V1 < V2 Ингибиторы - каталитические яды

  29. Ферментативный катализ ферменты (энзимы) - белковые молекулы, катализирующие реакцию 1) размер 105 - 107 (молекулярная масса) 2) высокая специфичность CO(NH2)2 + H2O  CO2 + 2NH3 Катализатор - уреаза из соевых бобов

  30. Нобелевская премия - катализ (2005 г) За развитие метода метатезиса в органическом синтезе, «способа, заставляющего группы атомов углерода меняться местами» YVES CHAUVIN Шовен RICHARD R. SCHROCK Шрок ROBERT H. GRUBBS Граббс Affiliation: Institut Francais du Petrole Affiliation: California Institute of Technology Affiliation: Massachusetts Institute ofTechnology

  31. Реакции метатезиса AB + CD → AC + BD

  32. 1971 год – гипотеза механизма метатезиса олефинов. 1980 год – индивидуальные металлоорганические соединения W, Ta, Mo и Nb - катализаторы метатезиса 1992 год - «рутениевые катализаторы Граббса» (устойчивы на воздухе) Катализаторы – карбеновые комплексы рутения

More Related