Опорный конспект по химии на тему Закономерности протекания химических реакций (11 класс)

Закономерности протекания химических реакций.

Тепловой эффект реакции (Q).

Сущность химической реакции - разрыв одних связей (энергия затрачивается Е _реаг) и образование других связей (энергия выделяется Е _прод ).

Энергия, которая выделяется или поглощается в химической реакции между определенными количе­ствами исходных веществ, называется тепловым эф­фектом химической реакции.

Тепловой эффект реакции образования 1 моль со­единения из простых веществ, устойчивых в стан­дартных условиях (25 °С, 1 атм), - теплота образова­ния соединения (Q _o6p).

Скорость химической реакции v.

v гомогенной реакции определяется изменением количества вещества в единицу времени в единице объема (V):

где ∆ v / V = ∆С (изменение концентрации),

v гетерогенной реакции определяется изменением количества вещества в единицу времени на единице поверхности соприкосновения веществ (S):

где ∆v - изменение количества вещества (реагента или продукта), моль, ∆ t - интервал времени, с, мин.

Факторы, влияющие на v (количество соударе­ний частиц и их эффективность).

1) Природа реагентов: состав, строение => энергия активации Е_а.

Е_а - избыток энергии (по сравнению со средней), необходимый для эффективного соударения реаги­рующих частиц.

• Чем меньше Е_а, тем больше v.

• v_р ионного обмена большая, так как E_а мала.

• v(N₂ + H₂) при о. у. мала, так как Е_а велика.

2) Температура: при ↑ t на каждый 10 °С, v ↑ в 2 - 4 раза (правило Вант-Гоффа). При ↑ t, ↑ количество активных частиц (с E_а) и их эффективных соударе­ний.

3) Концентрация: чем больше, тем чаще про­исходят соударения и v ↑. При постоянной t для реакции

тА + пВ = D, происходящей в одну ста­дию, (закон действующих масс), k - константа скорости, k = v при (C-const твердое вещество и входит в k ).

4) Катализаторы - вещества, которые изменяют

механизм реакции, уменьшают Е_а = v ↑.

• Катализаторы остаются неизменными по оконча­нию реакции.

• Катализ - влияние катализатора на v.

• Реакции в присутствии катализатора каталити­ческие.

Механизм действия катализатора.

• Без К:

• С участием К:

• Ферменты - биологические К, по природе белки.

• Ингибиторы - вещества, которые ↓ v.

5) Для гетерогенных реакций v зависит также:

• от состояния поверхности,

• от характера образующихся продуктов,

• от подвода исходных веществ и отвода продуктов и др.

Химическое равновесие.

1. Необратимые реакции про­текают только в одном направле­нии (реакции ионного обмена с ↑, ↓, мдс, реакции горения и неко­торые другие).

Обратимые реакции при одних и тех же условиях протекают в противоположных направлениях:

2. Состояние обратимой реакции, при котором v_пр = v_обр => химическое равновесие. Химическое равновесие - ди­намическое. Концентрации всех веществ неизменные или равновесные [ ]. При данной t и p

=> константа равновесия Чем больше К , тем больше выход продуктов.

Способы смещения равновесия.

Принцип Ле Шателье: если на систему, находя­щуюся в состоянии равновесия, оказать внешнее воздействие (изменить t, p, С), то равновесие сместится в ту сторону, которая ослабит это воздействие.

Равновесие смещается:

1) при ↑ С_реаг →, при ↑ С_прод ← ;

2) при ↑ р (для газов) - в сторону меньшего V, при ↓ p - в сторону большего V;

3) при ↑ t - в сторону эндотермической реакции, при ↓ t - в сторону экзотермической реакции.

Катализатор не смещает равновесие, но ускоряет его достижение

Классификация химических реакций.

Химические реакции - это явления, при которых из одних веществ получаются другие. Химические реакции можно классифицировать по разным призна­кам.

Возможны и другие классификации - по скорости, механизму (ионные, радикальные) и др. Одну и ту же химическую реакцию можно отнести одновременно к разным типам:

I - соединение

II - ОВР

III - экзотермическая

IV - обратимая

V - гомогенная

VI - каталитическая

Некоторые реакции не удается классифицировать по всем признакам:

СН₄ + 2О₂ → СО₂ + 2Н₂О

Сu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2Н₂О

Гидролиз.

Гидролиз - это реакция обменного разложения веществ водой.

Гидролиз органических веществ.

1. Галогеналканы.

(для получения спиртов)

2. Сложные эфиры:

3. Углеводы:

Крахмал в живом организме:

Гидролиз целлюлозы - основа гидролизных про­изводств для получения этиленгликоля, органи­ческих кислот, кормовых дрожжей, этанола, сорбита и др.

4. Белки в живом организме:

5. Аденозинтрифосфорная кислота: АТФ + Н₂О → Н₃РО₄ + АДФ + энергия для био­химических процессов.

Гидролиз неорганических веществ (солей).

1. Соли, образованные сильным основанием и сла­бой кислотой (KCN, HCOONa, Ba(NO₂)₂ и др.):

2. Соли, образованные слабым основанием и силь­ной кислотой (А1С1₃, NH₄NO₃, FeSO₄ и др.):

3. Соли, образованные слабым основанием и сла­бой кислотой ((NH₄)₂S, (CH₃COO)₂Cu, Cr₂S₃ и др.):

4. Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не гидролизуются (NaCl, K₂SO₄,

Ca(NO₃)₂. BaI₂ и др.).

Обратимый гидролиз усиливается при ↑ t и разбав­лении (принцип Ле Шателье).

Значение:

• мылкость мыла (и других моющих средств) уве­личивается за счет щелочной среды. В растворе мыла

• фотографический проявитель имеет щелочную среду за счет гидролиза Na₂CO₃, Na₂B₂O₇;

• питьевая сода NaHCO₃ в медицине для снижения кислотности;

• удобрение (NH₄)₂SO₄ для повышения кислотнос­ти почвы;

• смещение равновесия: - в крови и слюне человека поддерживает

оп­ределенную среду.