Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов↑ Стр 1 из 4Следующая ⇒ Содержание книги Поиск на нашем сайте
Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов Чтобы произошла химическая реакция необходимо столкновение молекул реагирующих веществ. Число таких столкновений растет с увеличением числа молекул в единице объема, т. е. с возрастанием концентрации реагентов. Соответственно, с повышением концентрации реагирующих веществ увеличивается скорость реакции. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ определяется законом действующих масс, который был открыт опытным путем в 1867 г. К. Гульдбергом и П. Вааге (Норвегия). Скорость химической реакции, протекающей при постоянной температуре в гомогенной среде, прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов, называемых порядками реакции по реагентам. Рассмотрим гомогенный процесс окисления оксида азота (II):2NO(Г) + O2(Г) = 2NO2(Г). Обозначим концентрации реагирующих веществ: . Математическое выражение закона действия масс для процесса примет вид: (кинетическое уравнение химической реакции) где К – константа скорости реакции. Константа скорости реакции зависит от химической природы реагирующих веществ, температуры процесса, наличия в системе катализатора, но не зависит от концентрации реагирующих веществ. В случае гетерогенных реакций в математическое выражение закона действия масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или в растворе. Концентрации веществ, находящихся в твердой фазе, представляют собой постоянную величину и входят в константу скорости реакции.
Смещение химического равновесия. Принцип Ле-Шателье. Гетерогенное химическое равновесие подчиняется принципу Ле-Шателье. Принцип Ле-Шателье: Если на систему, находящуюся в равновесии, оказывать внешнее воздействие (t,p,c), то равновесие смещается в сторону той реакции, которая ослабляет произведенное воздействие. При повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермической реакции. При повышении давления или концентрации исходных веществ равновесие смещается в сторону образования продуктов реакции. При повышении общего давления равновесие смещается в направлении уменьшения числа молекул газообразных веществ. Твердые исходные вещества и продукты реакции не влияют на смещение гетерогенного химического равновесия.
Окислительно-восстановительные свойства нейтральных атомов: металлы, неметаллы, инертные элементы (Энергия ионизации, сродство к электрону, электроотрицательность). Изменение свойств атомов по периодам и группам ПСЭ. Энергия, необходимая для удаления одного моля электронов от одного моля атомов какого либо элемента, называется первой энергией ионизации I1, кДж/моль или эВ. Её величина характеризует восстановительную способность элемента и возрастает по периоду ПСЭ. Наименьшее значение I1 имеют щелочные металлы, находящиеся в начале периодов. Атомам неметаллов недостает до завершения внешних электронных оболочек (аналогично инертным элементам) от 1 до 4 электронов, конфигурация их внешних энергетических уровней: ns2npN, где N от 5 до 2 (IV – VII(A) группы). Образуя соединения с другими элементами, атомы неметаллов R способны принимать электроны (восстанавливаться) на внешние уровни, переходя в отрицательно заряженные ионы с устойчивой конфигурацией атомов инертных элементов: R + ne →Rn-, таким образом, неметаллы проявляют свойства окислителей. Энергия, выделяющаяся при присоединении моля электронов к молю нейтральных атомов называется сродством к электрону Еср, кДж/моль или эВ. Сродство к электрону зависит от положения элемента в ПСЭ, возрастает по периодам и имеет max значение для атомов галогенов. Для сравнительной оценки окислительно-восстановительных свойств атомов введено понятие электроотрицательность (ЭО) – это количественное выражение способности атома притягивать электрон при образовании соединений с другими атомами. ЭО измеряется по шкале Л. Полинга (США) в относительных литиевых единицах (ЭОLi = 1), (см. табл. 5 приложения). Следовательно, главным химическим свойством атомов элементов является их окислительная или восстановительная способность, которая определяется положением элемента в ПСЭ. В пределах периода с ростом заряда ядра атома увеличивается количество электронов на внешнем энергетическом уровне, но количество уровней остается неизменным, радиус атома уменьшается, так как электронная оболочка сильнее стягивается к ядру. Чем меньше электронов на внешнем энергетическом уровне и чем больше радиус атома, тем легче электроны отрываются от атома, т. е. сильнее выражены его восстановительные (металлические) свойства. Чем больше электронов на внешнем энергетическом уровне и меньше радиус атома, тем сильнее выражены окислительные (неметаллические) свойства элемента. Следовательно, в периодах от начала к концу ослабляется восстановительная активность атомов и возрастает окислительная, т. е. наблюдается переход от атомов с типичными свойствами металлов к атомам с типичными свойствами неметаллов, электроотрицательность атомов при этом возрастает. В пределах группы элементов (главной подгруппы) с ростом заряда ядра атомов увеличивается количество энергетических уровней атомов, т. е. растет радиус атомов, количество же электронов на внешнем уровне остается неизменным, однако, они все далее отстают от ядра атома и такие электроны легче оторвать от атома. Таким образом, восстановительная активность атомов по группам сверху вниз возрастает, а окислительная – снижается, уменьшается и величина ЭО атомов. Самые сильные окислители (неметаллы) находятся в правом верхнем углу ПСЭ: F, Cl, O. Самые сильные восстановители (металлы) находятся в левом нижнем углу: Fr, Ba, Ra.
Образование химической связи по методу молекулярных орбиталей (ММО). 1. Молекулярная орбиталь (МО) является аналогам атомной орбитали (АО): подобно тому, как электроны в атомах располагаются на АО, общие электроны в молекуле располагаются на МО. 2. Для образования МО атомные орбитали должны обладать приблизительно одинаковой энергией и симметрией относительно направления взаимодействия. 3. Число МО равно общему числу АО, из которых комбинируются МО. 4. Если энергия МО оказывается ниже энергии исходных АО, то такие МО – связывающие, а если выше энергии исходных АО, то – разрыхляющие МО (рис. 11). 5. Электроны заполняют МО, как и АО в порядке возрастания энергии, при этом соблюдается принцип Паули и правило Гунда. 6. МО двухатомных молекул первого периода и второго (до N2) располагают в ряд: σ1s < σ* 1s < σ2s < σ* 2s < π2рy = π2рz < σ2px < π*2рy = =π*2рz < σ*2px. МО двухатомных молекул конца второго периода по возрастанию энергии располагают: σ1s < σ* 1s < σ2s < σ* 2s<σ2px < π2рy = π2рz < π*2рy =π*2рz < σ*2px 7. В методе МО вместо кратности связи вводится понятие порядок связи n – полуразность числа связывающих и числа разрыхляющих электронов: . Порядок связи может быть равен нулю, целому или дробному положительному числу. При n = 0 молекула не образуется 8. Если на МО имеются неспаренные электроны, молекула парамагнитна, т. е. обладает магнитными свойствами; если все электроны спарены – диамагнитна,т. е. не обладает магнитными свойствами ММО по сравнению с МВС позволяет получить реальные представления о химической связи и свойствах различных частиц (молекулы, ионы). Электронные конфигурации молекул Виды ковалентной связи. Ионная связь. Примеры и свойства веществ. Ковалентная связь существует двух видов: полярная и неполярная. -Если атомы, образующие простую ковалентную связь, одинаковы, то истинные заряды атомов в молекуле также одинаковы, поскольку атомы, образующие связь, в равной степени владеют обобществлённой электронной парой. Такая связь называется неполярной ковалентной связью. Такую связь имеют простые вещества, например: О2, N2, Cl2. Но не только неметаллы одного типа могут образовывать ковалентную неполярную связь. Ковалентную неполярную связь могут образовывать также элементы-неметаллы, электроотрицательность которых имеет равное значение, например, в молекуле PH3 связь является ковалентной неполярной, так как ЭО водорода равна ЭО фосфора. - Если атомы различны, то степень владения обобществленной парой электронов определяется различием в электроотрицательностях атомов. Атом с большей электроотрицательностью сильнее притягивает к себе пару электронов связи, и его истинный заряд становится отрицательным. Атом с меньшей электроотрицательностью приобретает, соответственно, такой же по величине положительный заряд. Если соединение образуется между двумя различными неметаллами, то такое соединение называется ковалентной полярной связью. Ионная (электровалентная) связь – это сильнополярная ковалентная связь. В ее основе лежит электростатическое взаимодействие ионов. Согласно ей, атомы элементов с числом электронов в наружном слое меньше восьми присоединяют или теряют такое число электронов, которое делает наружный электронный слой таким, как у атома ближайшего инертного газа. Атом, потерявший электроны, превращается в положительно заряженный ион (катион). Атом, присоединивший электроны, становится отрицательно заряженным ионом (анион). Разноименно заряженные ионы притягиваются друг к другу. Возникновение ионной связи имеет место только в том случае, если элементы, атомы которых реагируют между собой, обладают резко отличными значениями энергии ионизации и сродства к электрону. Ионных соединений немного. Они обладают основными свойствами: в расплавленном состоянии обладают электропроводностью, в воде легко диссоциируют на ионы (растворяются), имеют высокую температуру плавления и кипения. Ионная связь характеризуется следующими показателями: Ненаправленность. Ионы – заряженные шары, их силовые поля равномерно распределяются во всех направлениях в пространстве, поэтому они притягивают противоположный по знаку ион в любом направлении. Ненасыщаемость. Взаимодействие двух ионов не может привести к полной взаимной компенсации их силового поля. Поэтому у них сохраняется способность притягивать ионы противоположного знака и по другим направлениям. Ионный кристалл ( ) – гигантская молекула из ионов. Из отдельных молекул ионные соединения состоят только в парообразном состоянии. ПРИМЕРЫ: Неполярная ковалентная O2, N2, Cl2 Полярная ковалентная HCl, H2O, NH3 Ионная NaI, MgBr2, AlC3l, CaCl2 21)Направленность ковалентной связи (σ и π-связи), гибридизация атомных электронных орбиталей, формы молекул. Направленность – т. е. связь образуется в направлении максимального перекрытия электронных облаков. Относительно линии соединяющей центры атомов образующих связь различают: σ и π (рис. 9):
Схема образования связей в молекуле N2: 1)σ-связей, 2)π-связей
Гибридизация – это изменение формы некоторых орбиталей при образовании ковалентной связи для достижения более эффективного перекрывания орбиталей. Химическая связь, образуемая с участием электронов гибридных орбиталей, более прочная, чем связь с участием электронов негибридных s- и р-орбиталей, так как происходит большее перекрывание. Различают следующие виды гибридизации: sp-гибридизация – одна s-орбиталь и одна p-орбиталь превращаются в
две одинаковые «гибридные» орбитали, угол между осями которыхравен 180°. Молекулы, в которых осуществляется sp-гибридизация, имеют линейную геометрию (BeCl2). sp2-гибридизация – одна s-орбиталь и две p-орбитали превращаются в три одинаковые «гибридные» орбитали, угол между осями которых равен 120°. Молекулы, в которых осуществляется sp2-гибридизация, имеют плоскую геометрию (BF3, AlCl3). sp3 - гибридизация – одна s-орбиталь и три p-орбитали превращаются в четыре одинаковые «гибридные» орбитали, угол между осями которых равен 109°28'. Молекулы, в которых осуществляется sp3-гибридизация, имеют тетраэдрическую геометрию (CH4, NH3). Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов Чтобы произошла химическая реакция необходимо столкновение молекул реагирующих веществ. Число таких столкновений растет с увеличением числа молекул в единице объема, т. е. с возрастанием концентрации реагентов. Соответственно, с повышением концентрации реагирующих веществ увеличивается скорость реакции. Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ определяется законом действующих масс, который был открыт опытным путем в 1867 г. К. Гульдбергом и П. Вааге (Норвегия). Скорость химической реакции, протекающей при постоянной температуре в гомогенной среде, прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов, называемых порядками реакции по реагентам. Рассмотрим гомогенный процесс окисления оксида азота (II):2NO(Г) + O2(Г) = 2NO2(Г). Обозначим концентрации реагирующих веществ: . Математическое выражение закона действия масс для процесса примет вид: (кинетическое уравнение химической реакции) где К – константа скорости реакции. Константа скорости реакции зависит от химической природы реагирующих веществ, температуры процесса, наличия в системе катализатора, но не зависит от концентрации реагирующих веществ. В случае гетерогенных реакций в математическое выражение закона действия масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или в растворе. Концентрации веществ, находящихся в твердой фазе, представляют собой постоянную величину и входят в константу скорости реакции.
|
||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-12-10; просмотров: 303; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.224.60.19 (0.007 с.) |