RELAKSIMI
(nga latinishtja relaxatio-dobësim), procesi i vendosjes në sistem ekuilibri termodinamik. gjendje makroskopike. sistemi është përcaktuar nga shumë. parametrave, dhe proceset e arritjes së ekuilibrit në parametra të ndryshëm mund të vazhdojnë me zbërthim. shpejtësive. Alokoni një periudhë të R. lineare, kur një parametër i caktuar i gjendjes i ndryshon vetëm pak nga vlera e tij ekuilibër. Gjatë kësaj periudhe, shkalla e ndryshimit të parametrit i/dt proporcionale me devijimin x i nga:
ku t i-koha P. Nga kjo rrjedh se në kohën t devijimi exp (Тt/t i). Gjatë kohës t i devijimi i vogël i parametrave x i zvogëlohet nga vlera e ekuilibrit me një faktor e herë. Sasitë = 1/t i, herë reciproke R., thirri. frekuencat R.
Kohët e R. përcaktohen nga sistemi St. you dhe lloji i procesit në shqyrtim. Në sistemet reale, ato mund të ndryshojnë nga vlera të papërfillshme në vlera në rendin e moshës së Universit. Një sistem mund të arrijë ekuilibër në disa parametra dhe të mbetet jo-ekuilibër në të tjerët (ekuilibër i pjesshëm). Të gjitha proceset R. janë jo ekuilibër dhe të pakthyeshëm dhe shoqërohen me shpërndarje të energjisë, d.m.th., ajo prodhohet në sistem (shih. Termodinamika e proceseve të pakthyeshme).
Në gaze, R. është për shkak të shkëmbimit të energjisë dhe sasisë së lëvizjes gjatë përplasjeve të grimcave, dhe koha e R. përcaktohet nga koha e lirë. vrapimi (koha mesatare midis dy përplasjeve të njëpasnjëshme të molekulave) dhe efikasiteti i shkëmbimit të energjisë ndërmjet të gjitha shkallëve të lirisë së grimcave që përplasen. Te gazet monatomike dallohet një stad i R.-së së shpejtë, kur, për një periudhë të shkurtër kohore në rendin e kohës së përplasjes së molekulave, gjendja fillestare (fortësisht joekuilibri) bëhet aq kaotike sa për ta përshkruar mjafton. për të ditur se si shpërndarja mbi koordinatat dhe momentet e vetëm një grimce (i ashtuquajturi funksioni i shpërndarjes me një grimcë). Në fazën e dytë R. gjatë kohës së rendit të kohës së lirë. të drejtuar si rezultat i vetëm disa. përplasjet në vëllime të vogla makroskopike që lëvizin me një shpejtësi mesatare të transferimit të masës (shpejtësia e masës), vendoset një termodinamikë lokale. ekuilibri. Karakterizohet nga parametrat e gjendjes (t-swarm, potenciali kimik etj.), të cilat varen nga hapësirat. koordinatat dhe koha dhe ngadalë priren në vlerat e ekuilibrit si rezultat i një numri të madh përplasjesh (proceset e përcjelljes së nxehtësisë, difuzioni, viskoziteti, etj.). Koha R. varet nga madhësia e sistemit dhe është e madhe në krahasim me kohën mesatare të lirë. vraponi.
Në gazet poliatomike (me shkallë të brendshme lirie) m. shkëmbimi i energjisë ndërmjet dhe int. shkallët e lirisë (rrotullohen, lëkunden) dhe lind R., lidhur me këtë fenomen. Ekuilibri vendoset më shpejt nga veprimet. shkallët e lirisë, e cila karakterizohet nga tufat përkatëse t. Ekuilibri midis akteve. dhe rrotullohen. shkalla e lirisë vendoset shumë më ngadalë. Ngacmimi lëkundet. shkalla e lirisë është e mundur vetëm në temperatura të larta. Prandaj, në gazet poliatomike, proceset shumëfazore R. janë të mundshme (shih. kinetika jo ekuilibër). Nëse gazi përbëhet nga përbërës me molekula që ndryshojnë shumë në masë, shkëmbimi i energjisë midis përbërësve ngadalësohet, si rezultat i të cilit gjendjet me dekomp. komponent t-rami. Për shembull, t-ry jonik dhe elektronik ndryshojnë në plazmë dhe ndodhin procese të ngadalta të R. të tyre (shih. Kimia e plazmës).
Në lëngje, R. përshkruhet me ndihmën e korrelacioneve hapësinore-kohore. funksione që karakterizojnë zbutjen në kohë dhe hapësirë të ndikimit të ndërsjellë të molekulave (korrelacionet). Këto korrelacione janë shkaku i proceseve të pakthyeshme - përçueshmëria termike dhe viskoziteti (shih Fig. të lëngshme). Koha e R. për termodinamikë të plotë. ekuilibri mund të vlerësohet duke përdorur kinetikë. koeficientët. Për shembull, në një zgjidhje binare, koha R. përqendrimi t! 2
/D, ku L është madhësia e sistemit, D është koeficienti. difuzion; koha R. t-ry t! L 2 /x, ku x-koeficienti. difuziviteti termik, etj. (për detaje, shih makrokinetikën).
Në trupat e ngurtë, R. përshkruhet si R. në një gaz të kuazi-grimcave të caktuara. Për shembull, në kristal grilë në temperatura të ulëta, dridhjet elastike interpretohen si gaz i fononeve (rrezatimi akustik). Në sistemin e magneteve spin. momentet e një ferromagneti, kuazigrimcat janë magnone (rrezatim magnetik).
Në tranzicionet fazore Lumi mund të ketë karakter të vështirë. Nëse kalimi nga një gjendje jo-ekuilibri në një gjendje ekuilibri është një tranzicion i rendit të parë, sistemi fillimisht mund të shkojë në një gjendje metastabile dhe më pas të relaksohet jashtëzakonisht ngadalë (shih Fig. gjendje xhami). Relaksimi është veçanërisht i vështirë. kalimet në polimere ku ka një grup (spektër) relaksimi. dukuri, secila prej të cilave është për shkak të mekanizmit të vet. Në afërsi të një pike të kalimit fazor të llojit të dytë, shkalla e renditjes së fazës karakterizohet nga një parametër i rendit, i cili tenton në zero dhe koha e tij R. rritet shumë. Edhe më e vështirë është natyra e R. nga gjendjet që janë shumë larg termodinamikës. ekuilibër. Në sistemet e hapura, fenomenet janë të mundshme vetëorganizim.
Matjet e R. të kohës së përdorimit në kimike. kinetika për studimin e proceseve në të cilat vendoset shpejt ekuilibri (shih. metodat e relaksimit). R. mekanike manifestohet në ulje të kohës së stresit, e cila krijonte deformim në trup. R. mekanike shoqërohet me viskoelasticitet, çon në zvarritje, fenomene histereze gjatë deformimit (shih. reologjia). Në lidhje me biol. sistemet termi "R." ndonjëherë përdoret për të karakterizuar jetëgjatësinë e sistemit, i cili në kohën e vdekjes fiziologjike vjen në një gjendje ekuilibri të pjesshëm (kuazi-ekuilibër) me mjedisin. Në natyrë sistemet R. kohët janë të ndara nga pabarazi të forta; renditja e tyre në rend rritës ose zbritës na lejon ta konsiderojmë sistemin si një sekuencë hierarkike. nivelet me ndrysh. shkalla e rendit në strukturë (krh. Termodinamika e sistemeve hierarkike).
Lit.: Zubarev D.N., Jo-ekuilibri, M., 1971; Lifshits E. M., Pitaevsky L. P., Kinetika fizike, në librin: Fizikë teorike, vëll 10, M., 1979; Gladyshev G.P., Termodinamika dhe proceset hierarkike natyrore, M., 1988; Denisov E. T., Kinetika e reaksioneve kimike homogjene, botimi i dytë, M., 1988.
Enciklopedia kimike. - M.: Enciklopedia Sovjetike. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .
Sinonimet:Shihni se çfarë është "RELAXATION" në fjalorë të tjerë:
- (nga lat. relaxatio dobësim, reduktim), procesi i vendosjes së ekuilibrit termodinamik në makroskopik. fizike sistemet (gazrat, lëngjet, trupat e ngurtë). gjendje makroskopike. sistemi përcaktohet nga një numër i madh parametrash, dhe krijimi ... ... Enciklopedia Fizike
relaksim- (nga lat. relahatio ulje tensioni, dobësim) gjendje pushimi, çlodhjeje, që shfaqet te subjekti si pasojë e lehtësimit të stresit, pas përvojave të forta ose përpjekjeve fizike. R. mund të jetë i pavullnetshëm (relaksim pas nisjes ... ... Enciklopedia e Madhe Psikologjike
Relaksimi- është procesi i kalimit gradual të një sistemi termodinamik nga një gjendje jo ekuilibër e shkaktuar nga ndikimet e jashtme në një gjendje të ekuilibrit termodinamik. Shembuj të proceseve të relaksimit: një ndryshim gradual i stresit në trup ... ... Enciklopedi e termave, përkufizimeve dhe shpjegimeve të materialeve të ndërtimit
- [lat. relaxatio ulje e tensionit, dobësim] mjaltë. relaksim i muskujve skeletorë; lehtësimin e stresit mendor. Fjalori i fjalëve të huaja. Komlev N.G., 2006. relaksim (latin. relaxatio, reduktim i stresit, dobësim) 1) fizik. proces… Fjalori i fjalëve të huaja të gjuhës ruse
relaksim- dhe, mirë. relaksim, gjermanisht Relaksim relaxatio reduktim i tensionit, relaksim. 1. fizike. Procesi i kthimit gradualisht në një gjendje ekuilibri një sistem i nxjerrë nga një gjendje e tillë, pas ndërprerjes së faktorëve që e nxorën atë ... Fjalori historik i galicizmit të gjuhës ruse
RELAXATION, procesi i vendosjes së ekuilibrit termodinamik në një sistem fizik makroskopik të përbërë nga një numër i madh grimcash. Karakteristikë e procesit të kohës së relaksimit. Për shembull: për një sistem elektronesh në një metal, koha e relaksimit t 10 ... ... Enciklopedia moderne
Në fiziologji, relaksim ose një rënie e mprehtë e tonit të muskujve skeletorë deri në imobilizimin e plotë. Mund të shfaqet si gjendje patologjike; Relaksimi artificial arrihet me përdorimin e relaksuesve të muskujve ... Fjalori i madh enciklopedik
Relaksim, relaksim termik, zbutje, dobësim Fjalor i sinonimeve ruse. Emër relaksimi, numri i sinonimeve: 6 autorelaksim (1) ... Fjalor sinonimik
- (nga latinishtja relaxatio relaksim, shkarkim, pushim), 1) relaksim ose një rënie e mprehtë e tonit të muskujve skeletorë. Relaksimi artificial i arritur nga përdorimi i preparateve relaksuese të muskujve përdoret në ndërhyrjet kirurgjikale. Enciklopedia moderne
- (nga latinishtja relaxatio relief, relaksim) gjendje pushimi e lidhur me relaksim të plotë ose të pjesshëm të muskujve. Ata ndajnë relaksimin afatgjatë që ndodh gjatë gjumit, hipnozës, nën ndikimet farmakologjike dhe ... ... Fjalor Psikologjik
Le të themi se ju duhet të merrni sasinë maksimale të mundshme të amoniakut nga një sasi e caktuar hidrogjeni dhe azoti. Nga materiali i seksionit të mëparshëm, ju tashmë e dini se si mund të ndikoni në rrjedhën e një reaksioni duke zhvendosur ekuilibrin kimik në një drejtim ose në një tjetër. Sidoqoftë, për të zgjidhur problemin në mënyrë më efektive, duhet të merret parasysh edhe shpejtësia e reagimit. Njohja e shpejtësisë së reaksioneve kimike ka një rëndësi të madhe shkencore dhe praktike. Për shembull, në industrinë kimike në prodhimin e një substance të caktuar, madhësia dhe produktiviteti i pajisjes, sasia e produktit të prodhuar varet nga shpejtësia e reagimit.
Reaksionet kimike zhvillohen me shpejtësi të ndryshme. Disa prej tyre përfundojnë në një fraksion sekonde, të tjera zgjasin minuta, orë dhe madje ditë. Prandaj, në përdorimin praktik të reaksioneve kimike, është shumë e rëndësishme të dihet se me çfarë shpejtësie do të vazhdojë një reaksion i caktuar në kushte të caktuara dhe si të ndryshohen këto kushte në mënyrë që reaksioni të vazhdojë me shpejtësinë e dëshiruar.
Reaksionet e shpejta dhe të ngadalta: kinetika kimike
Dega e kimisë që studion shpejtësinë e reaksioneve kimike quhet kinetikë kimike.
Faktorët më të rëndësishëm që ndikojnë në shpejtësinë e një reaksioni janë:
Natyra S e reaktantëve;
Madhësitë e grimcave S të reagentëve;
përqendrimi S i reaktantëve;
Presioni S i reagentëve të gaztë;
temperatura S;
Prania e S në sistemin e katalizatorëve.
Natyra e reaktantëve
Siç është vërejtur tashmë, një kusht i domosdoshëm që të ndodhë një ndërveprim kimik midis grimcave të substancave fillestare është përplasja e tyre me njëra-tjetrën (përplasja) dhe në vendin e molekulës me aktivitet të lartë reaktiv (shiko seksionin "Si ndodhin reaksionet: teoria e përplasjes" më lart në kapitull). Sa më të mëdha dhe më komplekse të jenë molekulat e reaktantëve, aq më i ulët është probabiliteti që një përplasje të ndodhë pikërisht në zonë
molekula shumë reaktive. Shpesh, në molekula mjaft komplekse, një vend me reaktivitet të lartë bllokohet plotësisht nga pjesë të tjera të molekulës dhe reagimi nuk ndodh. Në këtë rast, nga shumë përplasjet, vetëm ato që ndodhin në rajonin reaktiv janë efektive (d.m.th., duke çuar në ndërveprim kimik).
Me fjalë të tjera, sa më të mëdha dhe më komplekse të jenë molekulat e reaktantëve, aq më i ngadalshëm është shpejtësia e reagimit.
Madhësia e grimcave të reagentit
Shpejtësia e një reaksioni varet nga numri i përplasjeve ndërmjet molekulave të reaktantëve. Kështu, sa më e madhe të jetë sipërfaqja në të cilën ndodhin përplasjet, aq më e lartë është shpejtësia e reagimit. Për shembull, nëse sillni një shkrepës të djegur në një copë qymyrguri, atëherë nuk do të ketë asnjë reagim. Megjithatë, nëse e grini këtë copë qymyri në pluhur, e spërkatni në ajër dhe më pas goditni një shkrepëse, do të ndodhë një shpërthim. Shkaku i shpërthimit (d.m.th., shkalla e lartë e reagimit) është një rritje e konsiderueshme në sipërfaqen e qymyrit.
Përqendrimi i reaktantit
Një rritje në numrin e përplasjeve të reaktantëve çon në një rritje të shpejtësisë së reaksionit. Kështu, shpejtësia e reagimit është proporcionale me numrin e përplasjeve që pësojnë molekulat e reaktantëve. Numri i përplasjeve, nga ana tjetër, sa më i madh, aq më i lartë është përqendrimi i secilës prej substancave fillestare. Për shembull, një dërrasë druri digjet mjaft mirë në ajrin e zakonshëm (i cili është 20% oksigjen), por në oksigjen të pastër, djegia ndodh më intensivisht, d.m.th., me një ritëm më të shpejtë.
Në shumicën e reaksioneve të thjeshta, rritja e përqendrimit të reaktantëve rrit shpejtësinë e reaksionit. Megjithatë, në reaksionet komplekse që ndodhin në disa faza, kjo varësi nuk vërehet. Në fakt, duke përcaktuar efektin e përqendrimit në shpejtësinë e një reaksioni, do të jeni në gjendje të zbuloni se cili reaktant ka një efekt në hapin e reaksionit që përcakton shpejtësinë e tij. (Ky informacion do të ndihmojë në llogaritjen e mekanizmit të reagimit.) Kjo mund të bëhet duke kryer reaksionet në disa përqendrime të ndryshme dhe duke vëzhguar efektin e tyre në shpejtësinë e reaksionit. Nëse, për shembull, ndryshimi i përqendrimit të një reaktanti nuk ndikon në shpejtësinë e reaksionit, atëherë do të dini se në fazën më të ngadaltë të mekanizmit të reaksionit (dhe shpejtësia e reagimit përcaktohet saktësisht nga një fazë e tillë), ky reaktant është nuk përfshihet.
Presioni i reagentëve të gaztë
Presioni i reaktantëve të gaztë ka të njëjtin efekt në shpejtësinë e reaksionit si dhe përqendrimi. Sa më i lartë të jetë presioni i reaktantëve në gjendje të gaztë, aq më i lartë është shpejtësia e reagimit. Kjo është për shkak të (e keni marrë me mend!) rritje të përplasjeve. Sidoqoftë, nëse reagimi ka një mekanizëm kompleks, atëherë ndryshimi i presionit mund të mos çojë në rezultatin e pritur.
Temperatura
Pse çdo amvise nxiton të vendosë pjesën tjetër të gjelit të detit në frigorifer pas darkës së Falenderimeve? Po, sepse nëse kjo nuk bëhet, atëherë gjeldeti mund të përkeqësohet. Çfarë do të thotë "prish"? Kjo do të thotë rritje e rritjes së baktereve. Tani, kur gjeli i detit është në frigorifer, do të ngadalësojë ritmin e rritjes së baktereve për shkak të temperaturës më të ulët.
Rritja e numrit të baktereve është një reaksion i zakonshëm biokimik, domethënë një reaksion kimik që përfshin organizmat e gjallë. Në shumicën e rasteve, një rritje e temperaturës çon në një rritje të shkallës së reagimeve të tilla. Ekziston një rregull në kiminë organike që një rritje prej 10 ° C në temperaturë dyfishon shpejtësinë e një reaksioni.
Pse po ndodh kjo? Pjesërisht (e keni marrë me mend!) për shkak të numrit të shtuar të përplasjeve. Kur temperatura rritet, molekulat lëvizin më shpejt, duke rritur kështu gjasat e përplasjeve të tyre me njëra-tjetrën, dhe rrjedhimisht ndërveprimin e tyre kimik. Megjithatë, kjo nuk është e gjitha. Me rritjen e temperaturës rritet edhe energjia mesatare kinetike e molekulave. Kushtojini vëmendje fig. 8.7, i cili jep një shembull se si një rritje e temperaturës ndikon në energjinë kinetike të reaktantëve dhe shpejtësinë e reaksionit.
Në një temperaturë të caktuar, jo të gjitha molekulat kanë të njëjtën energji kinetike. Disa prej tyre mund të lëvizin jashtëzakonisht ngadalë (d.m.th., kanë energji të ulët kinetike), ndërsa të tjerët mund të lëvizin mjaft shpejt (d.m.th., kanë energji të lartë kinetike). Sidoqoftë, në shumicën dërrmuese të rasteve, vlera e shpejtësisë së lëvizjes së molekulave është diku në mes midis këtyre dy shpejtësive.
Në realitet, temperatura është një masë e energjisë mesatare kinetike të molekulave. Siç shihet në fig. 8.7, rritja e temperaturës çon në një rritje të energjisë mesatare kinetike të reaktantëve, ndërsa kurba zhvendoset në të djathtë, drejt vlerave më të larta të energjisë kinetike. Gjithashtu kushtojini vëmendje sasisë minimale të energjisë kinetike që duhet të kenë molekulat në mënyrë që përplasja e tyre të çojë në formimin e një lënde të re, d.m.th. energjia e aktivizimit të këtij reaksioni. Molekulat që kanë këtë energji quhen molekula aktive.
Reaktantët jo vetëm që duhet të përplasen në rajonin reaktiv, por gjithashtu duhet të transferohet energji e mjaftueshme për të thyer lidhjet ekzistuese dhe për të formuar të reja. Nëse kjo energji nuk është e mjaftueshme, atëherë reaksioni nuk do të ndodhë përsëri gjatë përplasjes së molekulave fillestare.
Vini re se në një temperaturë më të ulët (T1) një numër i vogël i molekulave reaktante kanë energjinë e nevojshme të aktivizimit. Në temperaturë më të lartë (T2)
energjia e aktivizimit (sasia minimale e energjisë kinetike e nevojshme për të formuar një substancë të re) do të ketë tashmë shumë më tepër molekula, d.m.th., shumë më tepër përplasje do të jenë efektive.
Kështu, një rritje e temperaturës rrit jo vetëm numrin e përplasjeve, por edhe numrin e përplasjeve efektive, si rezultat i të cilave ndodh ndërveprimi kimik i grimcave.
Katalizatorët
Substancat që nuk konsumohen si rezultat i reaksionit, por ndikojnë në shpejtësinë e tij, quhen katalizatorë. Dukuria e ndryshimit të shpejtësisë së një reaksioni nën veprimin e substancave të tilla quhet katalizë. Në shumicën e rasteve, efekti i një katalizatori shpjegohet me faktin se ai zvogëlon energjinë e aktivizimit të reaksionit.
Shikoni, për shembull, fig. 8.1. Nëse vlera e energjisë së aktivizimit që korrespondon me maksimumin në grafik do të ishte më e ulët, atëherë numri i përplasjeve efektive të molekulave të reaktantëve do të ishte më i lartë, që do të thotë se shpejtësia e reagimit do të ishte gjithashtu më e lartë. E njëjta gjë mund të shihet në Fig. 8.7. Nëse e lëvizim vijën me pika në të majtë, e cila tregon energjinë minimale kinetike të nevojshme për të arritur energjinë e aktivizimit, atëherë shumë molekula të tjera do të kenë energji aktivizimi, dhe për këtë arsye reaksioni do të vazhdojë më shpejt.
Katalizatorët përdoren gjerësisht në industrinë kimike. Nën ndikimin e katalizatorëve, reaksionet mund të përshpejtohen miliona herë ose më shumë.
Të dallojë katalizën homogjene dhe heterogjene. Në katalizën homogjene, katalizatori dhe reaktantët formojnë një fazë (gaz ose tretësirë). Në katalizën heterogjene, katalizatori është i pranishëm në sistem si një fazë e pavarur.
kataliza heterogjene
Në seksionin Si ndodhin reaksionet: Teoria e përplasjes, kur flitet për mekanizmin e ndërveprimit ndërmjet molekulave, formula e mëposhtme u përdor si shembull.
Për të thyer lidhjen A-B dhe për të formuar lidhjen C-A të treguar në ekuacion, reaktanti C duhet të përplaset me pjesën e molekulës A-B ku ndodhet A. Nëse përplasja ndodh në këtë mënyrë varet kryesisht nga rastësia. Megjithatë, sipas teorisë së probabilitetit, herët a vonë do të ndodhë akoma. Për të rritur probabilitetin e një përplasjeje të tillë, molekula A-B duhet të "lidhet" në atë mënyrë që pjesa e saj A të "orientohet" drejt reagjentit C.
Kjo mund të bëhet duke përdorur një katalizator heterogjen: ai "lidh" një molekulë të një reaktanti në sipërfaqen e tij, duke e orientuar atë në atë mënyrë që të përshpejtojë reagimin. Procesi i katalizës heterogjene është paraqitur në fig. 8.8.
Katalizatori quhet heterogjen ("heterogjen"), sepse është në një gjendje grumbullimi të ndryshme nga gjendja e grumbullimit të substancave që reagojnë. Një metal i ngurtë i ndarë imët ose oksidi i tij zakonisht vepron si një katalizator i tillë, ndërsa reaktantët janë gazra ose tretësira. Në katalizën heterogjene, reaksioni vazhdon në sipërfaqen e katalizatorit. Nga kjo rrjedh se aktiviteti i një katalizatori varet nga madhësia dhe vetitë e sipërfaqes së tij. Për të pasur një sipërfaqe të madhe, katalizatori duhet të ketë një strukturë poroze ose të jetë në gjendje të grimcuar.
Në katalizën heterogjene, reaksioni vazhdon përmes ndërmjetësve aktivë - komponimeve sipërfaqësore të katalizatorit me reaktantët. Duke kaluar nëpër një sërë fazash në të cilat marrin pjesë këta ndërmjetës, reaksioni përfundon me formimin e produkteve përfundimtare dhe si rezultat katalizatori nuk konsumohet.
Shumë prej nesh merren me funksionimin e një katalizatori heterogjen pothuajse çdo ditë. Ky është një konvertues katalitik në një makinë. Ky konvertues përbëhet nga metale të grimcuara (platin dhe/ose paladium) që përdoren për të përshpejtuar një reaksion që zbërthen gazrat e dëmshëm nga djegia e benzinës (si monoksidi i karbonit dhe hidrokarburet e padjegura) në produkte të padëmshme (si uji dhe dioksidi i karbonit).
Kjo hyrje u postua të dielën, 25 maj 2014 në 6:20 pasdite dhe është paraqitur nën . Ju mund të ndiqni çdo përgjigje për këtë hyrje përmes furnizimit. Të dy komentet dhe ping janë aktualisht të mbyllura.
– Reaksione komplekse – Efekti i temperaturës në konstante të shpejtësisë – Reaksionet e kthyeshme dhe heterogjene – Reaksionet fotokimike – Kataliza
2.1.7 Reaksionet komplekse
Reaksionet komplekse janë reaksione kimike që ndodhin në më shumë se një fazë. Konsideroni si shembull një nga reaksionet komplekse, kinetika dhe mekanizmi i të cilit janë studiuar mirë:
2НI + Н 2 О 2 ––> I 2 + 2Н 2 О
Ky reagim është një reaksion i rendit të dytë; ekuacioni i tij kinetik ka formën e mëposhtme:
Studimi i mekanizmit të reagimit tregoi se ai është me dy faza (vazhdon në dy faza):
1) HI + H 2 O 2 -–> HIO + H 2 O
2) HIO + HI --> I 2 + H 2 O
Shpejtësia e fazës së parë V 1 është shumë më e madhe se shpejtësia e fazës së dytë V 2 dhe shpejtësia e përgjithshme e reagimit përcaktohet nga shpejtësia e fazës më të ngadaltë, prandaj quhet norma-përcaktuese ose kufizuese .
Mund të konkludohet nëse reaksioni është elementar apo kompleks bazuar në rezultatet e studimit të kinetikës së tij. Një reaksion është kompleks nëse rendet e veçanta të përcaktuara eksperimentalisht të reaksionit nuk përputhen me koeficientët për materialet fillestare në ekuacionin e reaksionit stoikiometrik; urdhrat e pjesshëm të një reaksioni kompleks mund të jenë të pjesshëm ose negativ; ekuacioni kinetik i një reaksioni kompleks mund të përfshijë përqendrimet jo vetëm të substancave fillestare, por edhe të produkteve të reaksionit.
2.1.8 Klasifikimi i reaksioneve komplekse
reagimet e njëpasnjëshme.
Sekuenciale janë reaksionet komplekse që zhvillohen në atë mënyrë që substancat e formuara si rezultat i një faze (d.m.th., produktet e kësaj faze) të jenë materialet fillestare për një fazë tjetër. Skematikisht, një reagim vijues mund të përshkruhet si më poshtë:
A ––> B ––> C ––> ...
Numri i fazave dhe substancave të përfshira në secilën prej fazave mund të jetë i ndryshëm.
reagimet paralele.
Quhen reaksione kimike paralele, në të cilat të njëjtat substanca fillestare mund të formojnë njëkohësisht produkte të ndryshme reaksioni, për shembull, dy ose më shumë izomerë:
Reagimet e lidhura.
Reaksionet e konjuguara quhen reaksione komplekse që zhvillohen si më poshtë:
1) A + B ––> C
2) A + D ––> E ,
për më tepër, një nga reagimet mund të vazhdojë në mënyrë të pavarur, dhe e dyta është e mundur vetëm në prani të të parit. Substanca A, e përbashkët për të dy reaksionet, quhet aktor, substanca B - induktor, substanca D, që ndërvepron me A vetëm në prani të reaksionit të parë - pranues. Për shembull, benzeni në një tretësirë ujore nuk oksidohet nga peroksidi i hidrogjenit, por kur shtohen kripërat e Fe(II), ai shndërrohet në fenol dhe difenil. Mekanizmi i reagimit është si më poshtë. Në fazën e parë, formohen radikalet e lira:
Fe 2+ + H 2 O 2 ––> Fe 3+ + OH – + OH
të cilat reagojnë me jonet Fe 2+ dhe benzenin:
Fe 2+ + OH ––> Fe 3+ + OH –
C 6 H 6 + OH -–> C 6 H 5 + H 2 O
Rikombinimi i radikalëve gjithashtu ndodh:
C 6 H 5 + OH -–> C 6 H 5 OH
C 6 H 5 + C 6 H 5 ––> C 6 H 5 –C 6 H 5
Kështu, të dy reagimet vazhdojnë me pjesëmarrjen e një radikali të lirë të ndërmjetëm të përbashkët OH.
Reaksionet zinxhir.
Reaksionet zinxhir quhen reaksione që përbëhen nga një numër fazash të ndërlidhura, kur grimcat e formuara si rezultat i secilës fazë gjenerojnë faza të mëvonshme. Si rregull, reaksionet zinxhir zhvillohen me pjesëmarrjen e radikalëve të lirë. Të gjitha reaksionet zinxhir karakterizohen nga tre faza tipike, të cilat do t'i konsiderojmë duke përdorur si shembull reaksionin fotokimik të formimit të klorurit të hidrogjenit.
1. Origjina e zinxhirit (fillimi):
Сl 2 + hν ––> 2 Сl
2. Zhvillimi i zinxhirit:
H 2 + Cl --> HCl + H
H + Cl 2 ––> HCl + Cl
Faza e zhvillimit të zinxhirit karakterizohet nga numri i molekulave të produktit të reaksionit për një grimcë aktive - gjatësia e zinxhirit.
3. Qarku i hapur (rikombinim):
H + H -–> H2
Cl + Cl ––> Cl 2
H + Cl ––> HCl
Ndërprerja e zinxhirit është gjithashtu e mundur kur grimcat aktive ndërveprojnë me materialin e murit të enës në të cilën kryhet reaksioni; prandaj, shpejtësia e reaksioneve zinxhir mund të varet nga materiali dhe madje edhe nga forma e enës së reagimit.
Reagimi i formimit të klorurit të hidrogjenit është një shembull i një reaksioni zinxhir të padegëzuar - një reaksion në të cilin nuk ka më shumë se një grimcë aktive të reaguar rishtazi. Quhen reaksione zinxhir të degëzuar, në të cilat për çdo grimcë aktive të reaguar ka më shumë se një të sapodalë, d.m.th. numri i grimcave aktive gjatë reaksionit është vazhdimisht në rritje. Një shembull i një reaksioni zinxhir të degëzuar është reagimi i ndërveprimit të hidrogjenit me oksigjenin:
1. Fillimi:
H 2 + O 2 -–> H 2 O + O
2. Zhvillimi i zinxhirit:
O + H 2 ––> H + OH
H + O 2 ––> O + OH
OH + H2 -–> H2O + H
E drejta e autorit © S. I. Levchenkov, 1996 - 2005.
MINISTRIA E ARSIMIT DHE SHKENCËS SË RUSISË
Institucioni Arsimor Buxhetor Federal i Shtetit
arsimin e lartë profesional
"UNIVERSITETI SHTETËROR KËRKIMOR KOMBËTAR I NOVOSIBIRSKIT"
FAKULTETI I SHKENCAVE NATYRORE
P.A. Kolinko, D. V. Kozlov
Kinetika kimike në rrjedhën e kimisë fizike
Mjete mësimore
Novosibirsk
Mjeti mësimor përmban material leksioni mbi rubrikën "Kinetika Kimike" të lëndës "Kimi Fizike", lexuar për studentët e vitit të parë të Fakultetit të Shkencave të Natyrës të NSU.
Projektuar për studentët e vitit të parë të Fakultetit të Shkencave të Natyrës të Universitetit Shtetëror të Novosibirsk.
Përpiluar nga:
sinqertë. kimi. Shkencave, Asoc. D. V. Kozlov, Dr. kimi. Shkenca P. A. Kolinko
Manuali është përgatitur si pjesë e zbatimit
Programet e Zhvillimit NRU - NSU
©Shteti i Novosibirskut
universiteti, 2013
PARATHËNIE |
|
Kinetika kimike si seksion |
|
kimia fizike |
|
Konceptet themelore të kinetikës kimike |
|
Metodat për matjen e shkallës së kimikateve |
|
Koncepti i mekanizmit të një reaksioni kimik |
|
Reaksionet kimike elementare |
|
Ekuacioni kinetik i një reaksioni kimik |
|
Metodat për gjetjen e rendit të një reagimi |
|
Konstante e shpejtësisë së reaksionit kimik |
|
Ligji Arrhenius |
|
Kinetika formale si një degë e kimikateve |
|
kinetika |
|
Reagime të pakthyeshme të rendit të parë |
|
Reaksione të pakthyeshme të rendit të dytë |
|
Reagimet e pakthyeshme të rendit të tretë |
|
Koha efektive e reagimit |
|
Reagimet e kthyeshme |
|
Koncepti i rrugës së një reaksioni kimik |
|
Konceptet e përgjithshme të teorisë elementare të aktit |
|
reaksion kimik |
|
Qasja termodinamike në teori |
|
kompleksi i tranzicionit |
|
Teoria e ndikimit |
|
Reaksione komplekse dhe reaksione që përfshijnë |
|
grimcat e ndërmjetme. Klasifikimi |
|
PARATHËNIE
Në shkencën kimike në përgjithësi dhe në kiminë fizike, në
Në veçanti, ekziston një zonë e veçantë që studion mekanizmat dhe modelet e proceseve kimike në kohë. Kjo shkencë quhet
kinetika kimike. Kinetika kimike merr në konsideratë dhe përcakton varësinë e shpejtësisë së reaksioneve kimike nga përqendrimet e reagentëve,
temperatura dhe kushtet e tjera të jashtme.
Kinetika kimike është gurthemeli mbi të cilin qëndron industria moderne kimike dhe, në veçanti, petrokimia.
rafinimi i naftës dhe prodhimi i polimerit.
Në vitin e parë të FEN NGU lexohet kinetika kimike në fund të lëndës “Kimi Fizike” në pesë ligjëratat e fundit. Ndoshta për faktin se në fund të kursit prej më shumë se 30 leksionesh, studentët lodhen, kjo pjesë e leksioneve nuk përthithet mjaftueshëm. Arsyeja e dytë, pra,
se është në kinetikë kimike që ka llogaritjet dhe formulat më matematikore, kur krahasohen me pjesët e tjera të kursit të Kimisë Fizike.
Qëllimi i këtij manuali është t'u japë studentëve mundësinë të njihen me konceptet bazë të kinetikës kimike, kinetikës formale, teorisë së një akti elementar të një reaksioni kimik, teorisë së përplasjeve dhe shumë të tjera. Në të njëjtën kohë, lexuesit kanë mundësinë të krahasojnë materialin e lexuar nga pedagogu në universitet me materialin e manualit të trajnimit dhe të bëjnë pyetje për tema të pakuptueshme për pedagogun dhe seminaristët. Shpresojmë se kjo do t'i lejojë studentët të kuptojnë më mirë materialin.
Për lehtësinë e të kuptuarit, konceptet bazë
të përmendura në tekst për herë të parë janë me shkronja të theksuara kursive, përkufizimet e tyre janë me shkronja të zeza.
1. Kinetika kimike si degë e kimisë fizike
përbërjen dhe efektin e energjisë reaksion kimik.
Megjithatë, kjo shkencë nuk mund t'u përgjigjet pyetjeve se si kryhet ky reagim dhe me çfarë shpejtësie. Këto pyetje, përkatësisht, pyetje rreth mekanizmit dhe shpejtësia e një reaksioni kimik përfshihen në fushën e kinetikës kimike.
Kinetika kimike ose kinetika e reaksioneve kimike (nga greqishtja κίνησις - lëvizje) - seksioni
kimia fizike, studimi i modeleve të reaksioneve kimike në kohë, varësia e këtyre modeleve nga kushtet e jashtme, si dhe mekanizmat e transformimeve kimike . Ndryshe nga termodinamika, kinetika kimike studion rrjedhën e reaksioneve kimike. në kohë. ato. Termodinamika studion gjendjet fillestare dhe përfundimtare të një sistemi, ndërsa kinetika kimike studion ndryshimin në një sistem gjatë kalimit nga gjendja fillestare në gjendjen përfundimtare. Për shembull, reagimi
nga pikëpamja e termodinamikës, është shumë e favorshme, në çdo rast, në temperatura nën 1000 ° C (në
në temperatura më të larta ndodh zbërthimi i molekulave të CO2), d.m.th. karboni dhe oksigjeni (praktikisht me rendiment 100%) duhet të kthehen në dioksid karboni. Megjithatë, përvoja tregon se një copë qymyr mund të qëndrojë në ajër për vite me radhë, me akses të lirë në oksigjen, pa pësuar asnjë ndryshim. E njëjta gjë mund të thuhet për shumë reagime të tjera të njohura. Kështu, njohja e rregullsive kinetike është gjithashtu e rëndësishme në ruajtjen dhe funksionimin e produkteve kimike, kur është e nevojshme të ngadalësohet shkatërrimi i tyre. Kjo është e rëndësishme, për shembull, kur ruani ushqime, ilaçe, lëndë djegëse, polimere.
2. Konceptet bazë të kinetikës kimike
2.1. Ekuacioni stekiometrik i një reaksioni kimik
Kinetika formale bën të mundur përshkrimin sasior të rrjedhës së një procesi kimik në kohë në një temperaturë konstante në varësi të përqendrimit të reaktantëve dhe përbërjes së tyre fazore. Përdoret për të përshkruar ekuacioni stekiometrik–
ky është një ekuacion që tregon raportet sasiore të reaktantëve dhe produkteve të një reaksioni kimik . Shembulli më i thjeshtë i një ekuacioni të tillë është
koeficientët stekiometrikë. А i – reagentët, B j – produktet e reaksionit.
Ekuacioni stekiometrik i bindet rritjes së sasisë së reaktantëve dhe produkteve, dhe në bazë të tij përcaktohet bilanc material substanca gjatë transformimeve kimike. Sasitë e substancave zakonisht maten në mol. Nëse është e nevojshme, përmes tyre shprehen karakteristika të tjera masive të sistemit. Përdorimi i ekuacioneve stekiometrike është mënyra kryesore për të përshkruar reaksionet kimike në kiminë klasike. Megjithatë, ekuacioni stekiometrik nuk përshkruan mekanizmi i reagimit. Çdo reaksion kimik është mjaft kompleks. Ekuacioni i tij stekiometrik, si rregull, nuk merr parasysh kompleksitetin e proceseve elementare.
2.2. Thellësia e reagimit
NË në një sistem të tillë reagues (1) masat e substancave individuale nuk janë variabla të pavarur. Ndryshimi i numrit të nishaneve dn unë proporcionalisht
koeficientët stekiometrikë në ekuacionin e reaksionit. Kjo është, ju mund të shkruani
ose në formë integrale
ku ni 0 është sasia fillestare e reagentit ose produktit (mol); ni është sasia aktuale e reagentit ose produktit (mol); yi është koeficienti stekiometrik. Kujtojmë se për produktet e reaksionit yi >0, dhe për reaktantët yi<0.
Kështu, rishpërndarja e masave në sistem si rezultat i reaksionit mund të përshkruhet nga një ndryshore e vetme ξ, e cila quhet variabël kimik. Një variabël kimik matet në nishane
Dhe mund të marrë vlera të ndryshme.
NË në veçanti, gjendja fillestare e sistemit karakterizohet nga vlera ξ = 0. Nëse procesi vazhdon drejt produkteve të reaksionit, atëherë ξ do të jetë më i madh se 0, dhe nëse drejt reaktantëve (reagimi i kundërt), atëherë ξ< 0. Вообще,
rrjedha e reagimit.
2.3. Shpejtësia e një reaksioni kimik
Studimi i kinetikës së reaksioneve kimike specifike fillon, si rregull, me ndërtimin e varësive të përcaktuara eksperimentalisht Ci = f(t), të cilat quhen kthesat kinetike. Më pas fillon analiza e këtyre të dhënave dhe studimi i mekanizmit të reaksionit. Por kjo kërkon studime të gjata dhe komplekse, ndaj pasi të merren kthesat kinetike, bëhet e mundur përpunimi i tyre
Koha e relaksimit të molekulave të substancës- kjo është koha që i duhet molekulës për të lëvizur (reaguar) ndaj goditjes. Nëse koha e relaksimit të molekulave të një lënde të caktuar është shumë më e gjatë se koha e ekspozimit ndaj substancës, atëherë molekulat nuk kanë kohë të rirregullohen (lëvizin) nën ngarkesë, gjë që çon në thyerjen e lidhjeve kimike në substancë. Për substanca të ndryshme, koha e relaksimit është e ndryshme dhe mund të ndryshojë në një gamë shumë të gjerë: nga të mijëtat e sekondës deri në disa mijëvjeçarë.
Historia
Në shekullin e 19-të, madje u sugjerua se trupat e lëngshëm dhe të ngurtë nuk kanë një kufi të qartë. Nëse mendoni për këtë, nuk ka asgjë veçanërisht befasuese këtu. Nëse, për shembull, e goditni ujin fort me pëllëmbën tuaj, atëherë uji do të sillet si një trup i fortë (mund ta ndjeni nëse dëshironi!). Nëse goditni një avion lëngu të trashë me një çekiç, atëherë me ndihmën e një shpejtësie të ngadaltë të diafragmës së kamerës mund të rregulloni që avioni të shpërndahet në shumë fragmente të vogla të mprehta (pika) nga goditja, gjë që tregon disa veti të një trup i brishtë i fortë. Ose nëse merrni një copë rrëshirë, gotat janë trupa amorfë. Ato janë aq viskoze saqë vetitë e rrjedhës së këtyre materialeve nuk janë të dukshme. Në fakt, ato rrjedhin dhe kjo mund të përcaktohet lehtësisht duke aplikuar një ngarkesë ndaj tyre! (Sigurisht, qelqi është një substancë më viskoze dhe kërkon më shumë kushte individuale për shfaqjen e vetive të rrjedhës, për shembull, ngrohje ose një kohë të gjatë të aplikimit të ngarkesës).Koha e relaksimit në gotë
Qelqi ka një kohë mjaft të gjatë relaksimi, prandaj, si rezultat i ftohjes së shpejtë, molekulat nuk kanë kohë të marrin gjendjen e tyre metastabile në strukturë. Më pas, ata ngrijnë në strukturën e tyre kaotike. Dhe është çrregullimi i strukturës së substancës që shkakton energjinë e tepërt të Gibbs-it, në ndryshim nga forma e saj kristalore, në të cilën molekulat janë me energji minimale. Si pasojë, kjo u jep molekulave në gjendjen e qelqtë një nxitje për të evoluar strukturën drejt më shumë rregullit (d.m.th., drejt një strukture me më pak energji).Ky evolucion spontan, i cili është një veti e përbashkët për të gjitha gotat, ka marrë emrin kolektiv të relaksimit strukturor. Në rastin e gotave metalike, ky është një fenomen në shkallë të gjerë që ndryshon dukshëm apo edhe shumë fuqishëm të gjitha vetitë e tyre fizike. Pavarësisht studimeve të shumta të këtij fenomeni, ai ende mbetet kryesisht i paeksploruar dhe mekanizmat e tij mbeten të pakuptueshëm.
