Гетерогенные реакции
В 1865 году профессор Н.Н. Бекетов высказал гипотезу о взаимосвязи между массами реагентов и временем течения реакции: « . притяжение пропорционально произведению действующих масс», которая в 1867 году была подтверждена норвежским химиком К.М. Гульдбергом и П. Вааге в законе действия масс. Современная формулировка этого закона: «при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции».
Для реакции aA + bB – mM + nN
 |
Где V – скорость реакции; k – константа скорости реакции (при [А] = [В] = 1 моль / п k = v – численно), [А] и С [В] и С – разные формы обозначения концентрации, a и в – стехиометрические коэффициенты реагентов А и В в уравнении реакции.
Константа скорости k определяется природой реагирующих веществ, зависит от температуры и присутствия катализатора, но не зависит от концентрации реагентов участвующих в реакции.
Закон действия масс справедлив только для наиболее простых по своему механизму взаимодействий, протекающих в газах или в разбавленных растворах. Если сложная реакция является совокупностью нескольких процессов, осуществляемых параллельно или последовательно, то этот закон справедлив для каждой отдельной стадии реакции, но не всего взаимодействия в целом. Математическое выражения закона действия масс для самой медленной (лимитирующей) стадии процесса определяет скорость всей реакции.
В случае гетерогенной реакции, например, горения углерода:
С + О2 = СО2
Математическое выражение закона действия масс имеет вид:
V = k[c] [02]
Но концентрация твёрдой фазы (углерода) в ходе реакции не меняется. Поэтому её обычно включают в константу скорости (k):
V = k const [02] = k[02],
То есть скорость гетерогенной реакции зависит только от концентрации веществ находящихся в газовой или жидкой фазах.
Опыт №1:
Наблюдение зависимости скорости гетерогенной реакции от площади поверхности соприкосновения реагирующих веществ.
Применяемые приборы и реактивы.
1.1. Равные навески карбоната кальция Са СО3 в виде порошка и в виде кусочков.
1.2. 15% раствор соляной кислоты HCL.
1.3. Пипетки, стаканчики, секундомер.
Выполнение опыта.
Налейте в два стаканчика по 15 или 15% соляной кислоты. В первый стаканчик положите навеску измельченного мела Са СО3, а во второй такой же по весу кусочек мела. Запишите время, потребовавшееся на растворение мела в том и другом стаканчике. Объясните результаты опыта, запишите уравнения реакций и выражения для скорости реакции в зависимости от соприкосновения твёрдой и жидкой фазы.
Опыт №2.
Разложение пероксида водорода.
Цель: проследить каталитическое действие разных катализаторов на реакцию разложения пероксида водорода по скорости обесцвечивания индигокармина за счет окисления красителя выделяющимся кислородом 2H2O2 – 2H2O + O2
Реактивы: 1) раствор индигокармина
2) 0,5г. оксида марганца (IУ)
3) 0,5г. оксида свинца (IУ)
4) 30% – ный. раствор пероксида водорода
Оборудование: 1) шесть пробирок
2) секундомер
Ход работы: налить в три пробирки по десять капель раствора индигокармина. В первую пробирку добавить щепотку оксида марганца (IУ) MnO2, во вторую – столько же оксида свинца (IУ) PbO2. Третью пробирку оставить в качестве эталона.
В трёх других пробирках приготовить по 3 мл 30% – ного раствор пероксида водорода, и быстро перелить их в каждую из пробирок с красителем. Встряхнуть все три пробирки. Записать, через какой промежуток времени обесцветится краситель в каждой из трёх пробирок, и сделать вывод о сравнительном каталитическом действии взятых катализаторов.
Смотрите также
Свойства и применение железа
...
Золото и его переработка
Основные свойства Начинать разговор о золоте лучше всего со свойств
этого металла и только потом переходить к тому, как эти свойства используются
человеком. Золото интересно тем, что в его х ...
Витамины. Заболевания при избытке и недостатке витаминов в организме
Витамины — группа низкомолекулярных
органических соединений относительно простого строения и разнообразной
химической природы. Это сборная, в химическом отношении, группа органических
вещес ...