С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Например, в безводной уксусной кислоте такие сильные з 35 кислоты, как НС1, Низ, НзБО4, становятся слабыми, а слабое основание анилин проявляет свойства сильного основания. В свою ' очередь, слабая уксусная кислота в среде жидкого аммиака- ведет себя как сильная кислота. 4 Е СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ Для характеристики химических превращений используют химические уравнения (молекулярные или ионные). В левой части химического уравнения указывают исходные вещества, в правой— конечные, т.
е. те, которые получаются. Допустим, что из веществ А и В получаются новые вещества О и Е, Это можно выразить уравнением А+В=О+Е В ходе химических реакций разрываются прежние химические связи и образуются новые. Одни соединения образуются, другие исчезают. Это происходит при столкновении молекул, атомов или ионов в результате их упорядоченного движения. Для таких процессов требуются время и энергия.
Допустим, что за промежуток вРемени ЛА Равный Разности гз — г„кРнцентРациЯ изменилась на Лс, равную сз — с,. Тогда скорость реакции й= — Лс/ЛЕ Черта иад символом скорости указывает на среднюю скорость реакции в интервале времени г,— г,. Минус перед отношением появляется потому, что разность Ас — величина отрицательная, так как концентрация веществ, вступающих в реакцию, уменьшается. Если же ввести бесконечно ьрлые приращения Йс, и Ф, то получим истинную скорость.
Истинная скорость о равна: .=-~ Иь Истинная (т. е. мгновенная) скоросп представляет собой производную концентрации по времени. Скорость реакции можно охарактеризовать изменением концентрации любого из исходных или конечных продуктов, поэтому скорость реакции показывает как уменьшение концентрации реагирующих веществ, так и увеличение концентрации продуктов реакции в единицу времени. Скорость химических реакции зависит прежде всего от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, присутствия катализатора, природы растворителя.
5 7. ГОМОГЕННЫЕ И ГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ Под системой понимают рассматриваемые вещества или совокупность веществ. Системы бывают гомогенные и гетерогенные. Гомогеииые (однородные) системы не имеют поверхностей раздела. Физические и химические свойства во всех участках таких систем одинаковы. К гомогенным системам относят газовые смеси, растворы (без осадков), смеси растворимых друг в друге жидкостей, смешанные кристаллы.
Реакции протекают во всем объеме этой системы. В гетерогенных (неоднородных) системах можно вьщелить отдельные части, разделенные поверхностью раздела. Отдельные части системы, ограниченные поверхностью раздела, различаются своими свойствами. Примерами гетерогенных систем могут служить насыщенные растворы с осадком, вода со льдом, уголь в среде кислорода.
Реакция может проходить только на поверхности раздела отдельных частей системы. Скорость реакций в гетерогенных системах зависит от интенсивности движения жидкости или газа около поверхности, где протекают реакции. я Е ЗАКОН ДЕВСТВИОЩИХ МАСС Скорость реакции является функцией концентрации реагирующих веществ, она увеличивается при увеличении концентрации реагирующих веществ.
Если реакция выражена общим уравнением А+2В+ЗО~4Е+Р то при увеличении только концентрации вещества А в 2 раза скорость реакции возрастает в 2 раза; при увеличении только концентрации вещества В в 2 раза скорость реакции возрастает в 4 раза; а при увеличении только концентрации вещества О в 2 раза скорость реакции возрастает в 8 раз. Таким образом, скорость этой реакций изменяется прямо пропорционально концентрации вещества А, пропорционально квадрату концентрации вещества В и пропорционально кубу концентрации вещества О.
При изменении концентраций трех веществ скорость реакции пропорциональна произведению концентрации вещества А на квадрат концентрации вещества В и на куб концентрации вещества О. Следовательно, коэффициенты перед веществами в химическом уравнении скорости реакции становятся показателями степеней концентрации этих веществ. Введем к<вффициент пропорциональности К. Получим уравнение в ХтА) (В1 2 (О~ з Это уравнение представляет собой математическое выражение закона действующих масс. Коэффициент пропорциональности К называют константой скорости химической реакции.
Коэффициент пропорциональности К численно равен скорости реакции при концентрации Зт реагирующих веществ, равных единице, например моль/л. Числовое значение коэффициента пропорциональности не зависит от концентрации реагирующих веществ, но зависает от их природы, природы растворителя (если реакпдя протекает в растворе), температуры. Раньше действующими массами называли концентрации реагирующих веществ, поэтому основной закон химической кинетики называют законом действующих масс. Он формулируется так: асоросзь хаыкнахкзя реакцав право ярояорцвоналава нровзвсяавпо кояцеатраеяя рокар!возках невассв ара пронах одаааесовых тсаовввх. Закон действующих масс был установлен скандинавскими учеными К.
М. Гульдбергом и П. Вааге в !867 г. Н. Н. Бекетов сформулировал его в 1864 г. для частного случая реакций вытеснения металлов водородом. Закон действующих масс занимает центральное место в химической кинетике, т. е. учении о скоростях химических процессов. Он справедлив для реакций, протекающих в гомогенных средах. Для гетерогенных реаКций можно принимать, что скорость их пропорциональна только концентрации вещества, находящегоя в газообразном или растворенном состоянии. Закон действующих масс применяют в химико-аналитической и химико-технологической практике.
'По известной константе химического равновесия (вьпюд которой будет дан в дальнейшем) и начальным концентрациям можно рассчитать все равновесные концентрации. Применяя закон действующих масс для процесса диссоциации слабых электролитов, можно определить константу электролитнческой диссоциации и решить задачи, связанные со смешением равновесия при введении одноименного иона. Этот закон применим также для характеристики равновесия между осадком малорастворимого электролита и его раствором. 6 9. ОБРАТИМЫЕ И НЕОБРАТИМЫЕ РЕАКЦИИ Химические реакции отличаются степенью протекания. Одни идут практически до конца, другие же — лишь в незначительной степени.
Поэтому химические реакции делят на обратимые и необратимые. Большинспю химических реакций обратимо. Необратимые реакции характеризуются тем, что они протекают только в одном направлении. Практически необратимыми являются реакции, в результате которых образуются осадки, газы или малодиссоциирующие вещества, например: КззОа+ВаОз =ВазОа1+2КС1 ННзНОз Нз01+2НзО НО+ КОН = КС1+ НзО 38 Практически необратимы реакции, сопровождающиеся большим выделением энергии.
В общем виде всякую обратимую реакцию между веществами А и В можно представить уравнением А+ВсзО+ Е Эта запись означает, что при данных условиях вещества А и В образуют новые вещества Р и Е. В свою очередь, вещества О н Е дают первоначально взятые вещества А и В.
Обратимость химических процессов встречается при образовании и растворении осадков, прн диссоциации молекул на ионы и образовании молекул из ионов. В ходе реакции нейтрализации обратным процессом является гидролиз, а в ходе реакции окисления обратным процессом будет реакция восстановления. При изучении реакций было установлено, что они протекают в сторону образования малорастворимых веществ, газов, слабых электролитов или комплексных соединений. Это положение известно как правило Бертолле — Михайленко. Малорастворимыми веществами в аналитических реакциях могУт быть ХаНСеНеОе, М8(ОН)г МБХНеРОс'6НгО ВаСОз, ВаБОа, ВаС,О4, Ге1ОЙ)з, ГеБ, РегБз, УлБ„РЬБОс и др.
Например, реакция между АЕХОз и ХаС1 пойдет в сторону образования малорастворимого вещества АБС1: А81з1Оз+НаС1-зА8СН+ НаНОз Газообразными продуктами реакции могут быть Нг, НгБ, ХНз, ХО, СОг, СО и др. Например, реакция между УлБ и НС1 пойдет в сторону образования газообразного продукта реакции НгБ: Еаз+2НС1-+Нз81+ ХоС1з К слабым электролитам, образующимся в входе аналитических Реакций, относЯтсЯ НгО, СНзСООН, ХНеОН, Ге(БСХ)з, НБС1г н др. Например, реакция между НгБОе н ХаОН поидет в сторону образования очень слабого электролита Н,О: НзЯО~+2НаОН вЂ” НазЯО4+2НзО Комплексными соединениями в аналитических реакциях могут быть КгХа!"Со(ХОг)е], СаКХНс( Ге(СХ)е], Гее ( Ре(СХ)е3з Хаз1РеГе], 1А8(ХНз)г]С1, 1Сп(ХНз)а]БОе. Ул1Н8(БСХ)4] Например, растворение осадка АБС1 в водном аммиаке идет по уравнению Аао+ 2НН з -з 1А8 1ННз)з1С! В основном в растворах происходят обратимые реакции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
