Химическая кинетика. Химическое равновесие.

Химическая реакция – единичный элементарный акт взаимодействия или превращения частиц, в результате которого образуются новые частицы.

Характеристики реакции:

1) молекулярность – число частиц, участвующих в элементарном акте

2) агрегатные состояния реагентов:

· гомогенные (реакции в объеме)

· гетерогенные (реакции на поверхности)

· биохимические реакции

3) скорость реакции

· Скорость для гомогенных – определяется количеством вещества (1 моль), прореагировавшего за единицу времени (1 с) в единице объема (1 л)

· Скорость для гетерогенных – определяется количеством вещества (1 моль), прореагировавшего за единицу времени (1 с) на единицу площади (1 м куб.)

Факторы, влияющие на скорость

1) природа реагирующих веществ: полярнее вещество – выше скорость

2) температура: увеличивается температура, увеличивается число «активных частиц»

Теория энергии активации

обычные условия: молекулы не обладают энергией для преодоления энергетического барьера

Закон Вант – Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость увеличивается в Ƴ раз

Энергия активации – небольшой избыток над средней энергией молекул, необходимый для превращения реагентов в продукты (зависит от природы вещества и катализатора)

Активированные комплексы – наиболее выгодный путь протекания реакции, требующий наименьших энергетических затрат.

Уравнение Аррениуса: устанавливает зависимость константы скорости {\displaystyle k}химической реакции от температуры. Согласно простой модели столкновений, химическая реакция между двумя исходными веществами может происходить только в результате столкновения молекул этих веществ. Но не каждое столкновение ведёт к химической реакции. Необходимо преодолеть определённый энергетический барьер, чтобы молекулы начали друг с другом реагировать. То есть молекулы должны обладать некой минимальной энергией{\displaystyle E_{A}}, чтобы этот барьер преодолеть.

3) катализатор:

· катализатор – вещество, ускоряющее реакцию за счет понижения энергии активации

· ингибитор – увеличивает энергию активации

· промотор – вещество, повышающее активность катализатора

· каталитический яд – снижает активность катализатора, разрушает активированные комплексы (группировка атомов в решающий момент элементарного акта химической реакции)

Теория катализа

· гомогенный катализ: реагенты и катализатор в одной фазе, катализатор образует промежуточное неустойчивое соединение с одним из реагентов

· гетерогенный катализ: реагенты и катализатор в разных фазах, реакция идет на поверхности катализатора (поверхность катализатора содержит «активные центры», молекулы адсорбируются на поверхности катализатора)

Ферментативный катализ (биокатализ) – ускорение биохимических реакций при участии белковых макромолекул. называемых ферментами (энзимами).

Особенности ферментативного катализа:

1) в организме катализаторы – ферменты

2)ферменты обладают высокой активностью и селективностью

3) в процессе катализа ферменты разрушаются

4) действие ферментов зависит от реакции среды и температуры

5) скорость ферментативной реакции зависит от концентрации фермента или субстрата только при очень небольших концентрациях

6) 1 моль каталазы при 0 градусов обеспечивает разложение 5 млн. молекул перекиси водорода за 1 минуту

Закон действующих масс: скорость реакции прямо пропорциональна произведению С реагирующих веществ, взятых в степенях равных порядку реакции

· Физический смысл константы скорости заключается в том, что она равна скорости реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ

Для реакции с участием газов давление оказывает такое же воздействие, как и концентрация.

Порядок реакции – величина, которая показывает влияние С данного вещества на скорость реакции

Константа скорости:

1) природа веществ

2) температура

3) катализатор

4) не зависит от С

Химическое равновесие

· обратимые реакции – реакции, при которых реагенты превращаются в продукты, а продукты – в реагенты (протекают 2 противоположные реакции)

равновесие: скорость прямой реакции = скорость обратной реакции

Константа равновесия:

1) природа веществ

2) температура

3) не зависит от С и катализатора

Принцип Ле Шателье

Если на находящуюся в равновесии систему оказать внешне воздействие, то равновесие сместится в сторону, уменьшающую это воздействие.

Биологическое значение:

· действие антидотов при отравлении СО основано на вытеснении СО из НвСО

НвО2 + СО = НвСО + О2

· насыщение венозной крови происходит при повышении давления на кислород (г)