Reacții chimice

Numărul de particule active este egal cu numărul de particule formate. În plus față de aceste nume comune, unele grupuri de reacții X au primit de multă vreme nume speciale, de exemplu, combustie, oxidare, reducere și reacții metaleptice. disociere și altele. al. După cum se vede din cele de mai sus, în baza acestei clasificări pe ideea de a schimba substanța, dar după conceptul științific al energiei a fost introdusă în anumite scopuri a fost necesară pentru a clasifica reacția conform modificării X. energiei. Sa dovedit că X. conversie de reacție expusă nu numai substanța corpurilor, dar energia lor, și în conformitate cu aceasta am ajuns la conceptul de reacție X. ca o schimbare totală în substanța corpurilor, reactive, și energia lor. Aceste două elemente de bază de reacție X. - o schimbare în schimbare materiale și energie - pentru fenomenele caracteristice completitudine necesară adăugarea unui al treilea element - timpul scurs de reacție X., ca orice proces se realizează în timp și are o anumită viteză. Astfel, conceptul reacției X include trei elemente: masa, energia și timpul, iar departamentul de chimie, care studiază relația dintre aceste trei elemente, se numește dinamica X.







Prin schimbarea energiei sau prin efectul termic, reacțiile sunt împărțite în exoterme și endoterme. Reacțiile exoterme sunt însoțite de eliberarea căldurii, reacțiile endoterme, esența reacțiilor care au loc cu absorbția căldurii (sau a energiei în general). Domeniul chimiei, care studiază această parte a reacțiilor X, se numește termochimie (vezi). Anterior, se credea că numai reacțiile exoterme sunt cauzate de acțiunea lui X. Motive, reacțiile endoterme au fost considerate ca urmare a acțiunii energiei externe. Expresia extremă a acestui punct de vedere a fost principiul celei mai mari lucrări, conform căruia X. reacția trebuie îndreptată spre alocarea celei mai mari cantități de energie (căldură). În prezent, acest punct de vedere sa schimbat în mod semnificativ, și principiul lucrărilor cele mai recunoscute sunt valabile numai în anumite condiții definite reacția X. curgere. Deși este adevărat, punerea în aplicare a reacțiilor endoterme este relativ mai mare dificultate cu exotermă, dar, după cum vom vedea acum, este cauzată numai de condițiile necesare pentru apariția reacției X.. O condiție necesară pentru reacția reală dintre organismele capabile să reacționeze este în primul rând contactul direct - chimia nu știe de la distanță. Cu cât corpul este mai perfect între ele, cu atât mai complet și mai perfect poate să apară reacția X, iar îndepărtarea cea mai nesemnificativă dintre corpuri este suficientă pentru ca reacția să înceteze complet. Aceasta explică de ce apar cele mai dificile reacții între corpurile solide, deoarece în stare solidă, contactul este posibil numai la câteva puncte. Măcinarea solidelor, aducându-le într-o stare puțin superficială, contribuie la o reacție mai completă.

Chiar mai bine ar contacta atunci când organismul de operare este luat în stare lichidă sau gazoasă, în special atunci când este posibil în continuare pentru a forma soluții, apoi penetrarea de un corp la altul va fi efectuată mai perfect, iar acest lucru se realizează legătura cea mai perfectă. Aceasta explică de ce reacțiile X apar foarte ușor atunci când se topesc, se dizolvă, se transformă într-o stare gazoasă. Astfel, prima condiție necesară pentru transformarea X este contactul. Deși în multe cazuri este necesar doar aducerea corpului în contact pentru a provoca reacția X. Dar, în general, această condiție singură nu este suficientă. În majoritatea cazurilor, este necesară o condiție suplimentară, pentru care existența reacției are loc doar într-adevăr. Astfel, condiție suplimentară suficientă pentru a provoca proces X., în general, este nevoia de a sistemului de telefonie a avut anumite rezerve de energie, iar în cazul în care alimentarea cu energie electrică de sistem este insuficientă, reacția poate fi cauzată doar prin introducerea energiei lipsă. Această parte lipsă a energiei poate fi introdusă în orice formă, dar cazul cel mai comun este introducerea de energie sub formă de căldură, și așa cum se introduce o anumită cantitate de căldură este posibilă numai prin creșterea temperaturii de funcționare a organismelor, acest lucru implică faptul că, în general vorbind, reacția X. poate fi efectuată Numai atunci când corpurile de reacție sunt încălzite la o anumită temperatură. Această temperatură este diferită pentru diferite reacții X, dar pentru aceeași transformare în anumite condiții este strict constantă și este la fel de caracteristică ca și punctul de fierbere și de topire al corpurilor. Astfel, se pare că, sub temperatura cunoscută, transformarea nu are loc deloc. Această temperatură se numește temperatura de pornire a reacției. Pentru diverse reacții variază foarte puternic: de exemplu, de exemplu, unele reacții încep doar la o temperatură ridicată - în timpul incandescenței, de exemplu, Grafitul incepe sa comunice numai cu oxigen la 670 ° C, un diamant la 790 ° C, suficientă pentru plămân fosfor creșterea temperaturii până la + 40 ° C, pentru a începe reacția de ardere. Temperaturile debutului anumitor reacții sunt chiar mai scăzute decât temperatura obișnuită, astfel încât, la temperaturile obișnuite, astfel de reacții trec singure printr-o singură atingere; de ex. ... efect de sodiu asupra acidului clorhidric, acid sulfuric, etc., un compus cu baze și acizi, etc., dar temperatura este scăzută și astfel este uneori foarte viguroasă reacție se poate opri complet; Astfel, la - timp nedefinit 80 ° C potasiu metalic și sodiu pot fi în acidul clorhidric, fără nici o schimbare, dar odată ce acidul este încălzit la temperatura de pornire de reacție, conversia va începe imediat, apar foarte rapid și puternic. Datorită numeroaselor studii Raoul Pictet, pe care mulți au contribuit la introducerea conceptelor de știință de la începutul temperaturii de reacție, se poate spune că sub - 120 ° C, totul opri reacția X.. Până acum, prin scăderea temperaturii, nu a fost posibilă realizarea încetării unei singure reacții, compusul hidrogen-fluor. Moissan și Dewar, care au studiat această întrebare au arătat că, chiar și la temperaturi sub - 200 ° C, această reacție nu se oprește, dar, desigur, nu există nici o îndoială că o răcire mai poate fi atins, iar terminarea reacției. Introducerea conceptului de temperatură a debutului reacției a contribuit la clarificarea multor întrebări. Mai întâi, el elucidează diferența caracteristică care există între reacțiile exoterme și endoterme. Se știe că multe reacții exoterme se produc în întreaga masă sub influența încălzirii la un moment dat. Astfel, detonarea gaz la temperatura obișnuită poate rămâne neschimbată pe termen nelimitat, dar costul se încălzește doar la un moment dat la o temperatură de aproximativ 600 ° C, ca reacție o dată viguros realizată, reprezentând caracterul exploziei. Când arde fenomene suficiente doar pentru a încălzi corpul de combustibil într-un singur loc, pentru a provoca o reacție, care în continuare se face deja de la sine. În cazul reacțiilor endotermice, încălzirea locală determină doar o reacție locală, care nu este transmisă pe întreaga greutate corporală. Această diferență se datorează faptului că pentru reacție este necesară o anumită temperatură. Dacă un sistem capabil să ducă la o reacție exotermă poate fi încălzit într-un punct, atunci căldura va fi generată în acest moment, ceea ce va încălzi punctele vecine la temperatura de inițiere a reacției; reacție la aceste puncte furnizează căldură din nou ceea ce va provoca o reacție în continuare, și astfel, întreaga masă a organismelor reacționa deja de la sine, până la sfârșit. De asemenea, este ușor să vedem în ce condiții trebuie să fie aranjată experiența, că întreaga masă de corpuri reacționează până la capăt sub influența încălzirii locale și ce ar trebui să fie această încălzire. După cum vom vedea mai târziu, viteza la care are loc reacția depinde puternic de temperatură; deși relația exactă nu este cunoscută pentru noi, dar, în orice caz, nici o îndoială că viteza tuturor proceselor crește cu temperatura, și nici măcar proporțional cu creșterea temperaturii, și într-o măsură mult mai mare. Imaginați-vă că avem un sistem capabil de reacție exotermică, sub temperatura de pornire a reacției. O încălzim într-un moment la temperatura de pornire a reacției, apoi în acest moment se va produce o reacție și se va elibera căldură. Această căldură se duce la încălzirea pixelilor învecinate, dar deoarece mediul are o parte inferioară de temperatură a căldurii consumate de radiație și conducție termică. Evident, posibilitatea ca particulele adiacente să fie încălzite la temperatura de pornire a reacției va depinde de ceea ce se va întâmpla mai repede, încălzire sau răcire. Rata de încălzire va depinde de viteza de reacție și de amploarea efectului său termic, viteza de răcire va depinde de cât de mult temperatura ambiantă este sub temperatura de pornire a reacției. Evident, se apropie de temperatura mediului mai mult la temperatura inițierii reacției, se ajunge în final la o temperatură la care încălzirea punctelor învecinate va fi de răcire mai repede, și apoi, în consecință, reacția va curge mai mult prin ea însăși, deși masa organismelor reacționând să fie încălzită sub temperatura începutul reacției. În loc de încălzire a mediului poate fi de același efect se obține în alt mod, și anume necesitatea de a încălzirii locale la același punct pentru a aduce la o temperatură mai ridicată, în timp ce viteza de reacție va crește, și, prin urmare, eliberarea de căldură, și încălzirea puncte adiacente are loc mai rapid, iar dacă căldura locală va fi produs la o temperatură suficient de ridicată, profitul de căldură pentru particulele vecine va depăși pierderea de căldură în ele prin radiație și conductivitate termică. Concluzia este astfel încât temperatura inițierii reacției și temperatura de aprindere, în general diferit, iar diferența între acestea este mai mare decât temperatura mediului ambiant distanțate suplimentar de la începutul temperaturii de reacție și scade căldura de reacție. Într-adevăr, experiența arată că pentru detonarea temperaturii de aprindere a gazului la temperatura obișnuită este de aproximativ 600 ° C, iar între temperatura de pornire de reacție sub 300 ° C, și chiar, în conformitate cu experimentele Gele, este de 200 ° C. Aceste aceleași relații se explică de ce în capilare subțiri explozie de detonarea de gaz nu este transferată și depinde de faptul că peretele capilar, ceea ce reprezintă o pondere semnificativă în comparație cu masa de gaz, ia departe de căldură și nu lasa particulele de gaz să se încălzească până la temperatura dorită. Desigur, se înțelege că în timp ce reacțiile endoterme de propagare a reacției datorită încălzirii locale nu poate avea loc, deoarece în acest caz, nu numai că nici o eliberare de căldură, ci dimpotrivă, există o absorbție de căldură și, prin urmare, temperatura particulelor învecinate nu poate fi mărit. În plus față de căldură, alte tipuri de energie pot provoca debutul reacției X.







Muncile mecanice pot provoca multe reacții chimice. Deci, multe corpuri reacționează sub temperatura de pornire a reacției, sub influența presiunii, frecării sau impactului. În acest sens, în special experimentele de primăvară instructive, care au reușit, folosind o presiune de mai multe mii de atmosfere pentru a obține mai multe metale cu sulf la temperaturi obișnuite, prin supunerea la presiune un amestec de metale fin divizate cu pulbere de sulf.

Acțiunea luminii determină, de asemenea, multe transformări chimice. Un exemplu clasic este reacția unui compus sub influența clorului cu hidrogen, studiat de Bunsen și Roscoe. Acestea includ reacțiile compușilor de halogenură de argint pe care se bazează fotografia. În cele din urmă, sub influența luminii, descompunerea dioxidului de carbon și a apei are loc în părțile verzi ale plantelor, se eliberează oxigen și se formează carbohidrați. Domeniul chimiei care studiază aceste transformări se numește fotochimie.

Energie electrică pentru o lungă perioadă de timp este un instrument puternic pentru inițierea reacțiilor chimice, în care utilizarea curentului galvanic sau sub influența care apar în diferite electroliți reacția X. (electroliză) sau o descărcare silențioasă, atunci când reacția este efectuată în dielectric expus la două sarcini electrice opuse. Un exemplu clasic de conversie, sub influența descărcării tăcut este formarea ozonului.

În cele din urmă, la numărul de agenți cauzali ai reacțiilor X. sunt așa-numiți. cifrele de contact. Cifrele de contact nazyv. Corpurile care provoacă transformarea X sunt prezența proprie. Cel mai remarcabil organism în acest sens este platina. mai ales atunci când este luat sub formă de praf fin divizat (Bredig) sau sub formă de platină spongioasă. Rolul persoanelor de contact constă în faptul că ele reduc temperatura debutului reacției și măresc rata de reacție; În acest caz este caracteristic faptul că în echilibrul X al limitei nu se schimbă. Aplicarea datelor de contact are acum o importanță deosebită, deoarece acestea sunt aplicate într-o măsură mai mare în activitatea fabricii (producția de acid sulfuric).

Printre fenomenele remarcabile foarte apropiate de contact, rolul apei în X se referă la reacții. Este cunoscut faptul că multe corpuri, aparent neputând reacționa cu apa, nu reacționează una cu cealaltă, dacă sunt complet lipsite de umiditate. De aceea, monoxidul de carbon ars când se scufundă în oxigen uscat; în mod similar, NH 3. HCI și uscată complet, nu sunt legate între ele, și m. p. Rolul apei în toate aceste fenomene nu sunt încă explicate complet. În cele din urmă, este necesar să menționăm agenții patogeni vii - microorganismele inferioare, a căror prezență este o condiție necesară pentru multe procese. Aceasta include fermentația. putregai. formarea în sol a compușilor de azot și multe alte transformări. Cu toate acestea, acțiunea microorganismelor în aceste cazuri este redusă la acțiunea compușilor speciali produși în organism; Exemple de astfel de compuși sunt, de exemplu, oxidaza. zymase, etc., numite enzime neorganizate.

Trebuie încă să luăm în considerare răspunsurile X din punctul de vedere al vitezei lor. Sub denumirea de viteză a reacțiilor X. se înțelege raportul dintre cantitatea de substanță care a suferit transformarea și cantitatea de timp în care sa produs transformarea. În articolul de echilibru chimic sa constatat că rata de transformare este presupusă a fi proporțională cu produsul maselor sau concentrațiilor care acționează. Prin urmare, ecuația generală a ratei reacțiilor X va fi la o temperatură constantă:

unde C este concentrația sistemului, t este timpul și k este o valoare constantă. caracteristică acestei transformări. Din această ecuație rezultă că evoluția transformării X este determinată de două circumstanțe: cantitatea k și forma funcției f (C). Valoarea lui k indică cât de repede procesul se desfășoară în timp, și cu cât mai mult k, cu atât mai rapid are loc transformarea. Forma funcției f (C) arată modul în care viteza procesului se schimbă odată cu schimbarea timpului. În ceea ce privește prima valoare a lui k, până în prezent nu avem datele pentru ao exprima în unități absolute - în câteva secunde - pentru majoritatea reacțiilor X. Putem spune doar, 1) că valoarea k variază puternic cu temperatura și mediul în care are loc reacția, și 2) că diferitele reacții variază gamă enormă. La acea vreme, pentru unele reacții necesită doar câteva sutimi și chiar miimi de secundă (cum ar fi, de exemplu. Explozii), pentru alte reacții necesare ore, zile sau chiar ani. În ceea ce privește forma funcției f (C), se poate presupune cu mare certitudine că este suficient de cunoscută. Se pare că forma acestei funcții depinde de numărul de particule care participă la reacție. Astfel, pentru o transformare unică moleculară, atunci când o particulă participă la reacție, avem:

dacă două particule participă la reacție, avem

etc, și în sfârșit, pentru n particule, avem

Integrarea acestor ecuații, obținem expresii simple, legate t și C t. E. Timpul și concentrarea, și poate fi verificată prin experiment valabilitatea ecuațiilor ratei de bază, determinarea concentrației la diferite intervale de timp și care exprimă constanta k prin t și C. Apoi, în cazul , dacă ecuațiile noastre corespund realității, pentru k, aceeași cantitate trebuie să fie întotdeauna obținută. Astfel, au fost studiate multe reacții și sa dovedit că aceste ecuații pot fi considerate drept justificate. Ar trebui, totuși, să fie remarcat faptul că toate aceste ecuații sunt aplicabile numai gazele și soluții diluate, adică. E. Când schimbarea concentrației nu afectează proprietățile mediului, deoarece modificarea mediului modifică semnificativ constanta k. La reacții reversibile - vezi Reversibilitatea chimică. reacții și echilibru chimic.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: