nekrasovI (1114433), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Согласно кинетической теории, общее выражение для средней скорости частицы газа имеет вид и 145)тТ(М м/сгк, где Т вЂ” абсо.тютная температура, а М вЂ” молекулярный вес. Отсюда следует, что при одинаковых условиях с р е д н и е с к ар ос т и м оп скул различных газов обратно пропорциональны квадратным кор. и я и н з и х м о л е к у л я р н ы х в с с о в. Зная из опыта относительные скорости диффузии двух газов (прямо пропорциональные среднич скоростям' их молекул) и молекулярный все одного из ннх, можно по соотношению и! '.
ит УМт:)' М! найти молекулярный вес другого. 15) Скорости молекул, о которых шла речь выше, являются с р е д н н м и. Лействительные скорости отдельных молекул могут сильно оттичаться друг от друга, при ем по мере повышения температуры газа наблюдается не только общее увеличение скпргстей.
но и более рввночериое пх распределение между отдельнымн молекуламн б Е Водород 12! уменьшенным давлением соединяются в молекулы не моментально, благодаря чему и могут быть изучены химические свойства атомарного водорода. Одна из служащих длн этой цели установок схематически показана на рис. !Ч-3. Образующийся н электролизере А водород засасывается расположенным за выходом Б насосом через регулирующий давление (в пределах 0,1 — 1 мм рт ст.) вентиль В н погруженную в жидкий воздух трубку Г (для освобождения от водяного пара) в пространство Д, где между электродами Е происходит тихий разряд.
Полученный атомарный водород действует в трубие Ж на исследуемое вещество, причем продукты реакции собираются в пространстве 3 (которое прн надобности охлаждается). Пол давлением в 02 мм рт, ст. время существования атомарного водорода составляет около ! сея. Аналогично водороду может быть получен в атомарном состоянии и к и с л о р о д. Его химическая активность при переходе в атомарное состояние тоже резко воз. растает. 20) Термическая диссоциация водорода (под обычным давлением) характеризуется следующими данными: 550> 5000 5000 59.5 Я.з 05,5 Абсолютная температура, ец.... яию днссонннроааннаа часть, я..... 0.055 5505 ЗЮ цз! з.за Переход водорода в атомарное состояние может вызываться также излучением с дзи.
нами волн менее 000 А. Этим и обусловлено резкое преобладание атомарного водорода яад молекулярным в космическом пространстве. 21) Соединение атомов водорода э молекулы протекает значительно быстрее на поверхности металлов, чем в самом газе. При этом металл воспринимает ту энергию, которая выделяется при образовании молекул, и нагревается до очень высоких температур. Последнее создает возможность технического использования атомарного во.
дорода для т. и. атомно-водородной сварки металлов. Схема применяемого для этого аппара- та изображена на рис. !Чый Между двуми р ! а г та а атомно-соло днов вольфрамовыми стержнями создается элек- саара». трическая дуга, сквозь которую по обле. гающим стержни трубкам пропускается ток водорода. При этом часть молекул На распадается на атомы, которые затем вновь соединяются на металлической поверхности, помешаемой недалеко от дуги. 1>еталл может быть такии путем иагрет выше 3000 'С. В этих условиях происходит быстрая и прочная сварка отдельных его кусков. Большим достоинством атоино-водородной сварки является равномерность нагрева, позволяющая сваривать даже очень тонкие металлические детали.
22) То обстоятельство, что соединение атомов водорода осуществляется гораздо легче на твердой поверхности, чем в самом газе, становится понятным из следующих соображений. При реакции по схеме Н+ Н = Нз молекула водорода заключает в себе н кинетическую энергию обоих соединяющихся атомов, и энергию нх взаимодействия. В сумме зто дает запас энергии, с избытком достаточный для обратной диссоциация молекулы Нз на атомы.
Такая диссоциация не происходит только в том случае, если молекула быстро освобождается от избытка энергии, передавая его какой. либо другой чзстнце. В самом газе это может осуществиться лишь путем т р о й н о г о столкновения по схеме Н+Н+Х На+Х, где Х вЂ” частица, воспринимающая избыток энергии. Но вероятность тройного столкновения несравненно меньше вероятности двойного, и поэтому в газе рекомбннация (обратное соединение) атомов Н идет сравнительно медленно.
Напротив, у тиердой поверхности к образованию молекулы может вести каждое д во й и о е столкновение атомов Н, так как воспринимающая избыток энергии частица (в виде атома или молекулы вещества самой поверхности) всегда имеется. 23) Если в колбу электрической лампы ввести водород (вместо аргона), то около раскаленной вольфрамовой нити будет происходить частичнан диссоциация молекул На на атомы. Энергия рекомбинации последних на покрытой специальным составои Е'«'. Водород.
Вода (люмннофором) внутренней поверхностн колбы вызывает ее ннтенсяаное свеченне. Было показано, что от таких ламп прн равной мошностн можно получать значительно больше света, чем от обычных. 24) Эффективность жидкого водорода как реактивного топлива гораздо выше, чем спирта ллн керосина (!! Ь 3 доп. 9). Так, в комбинация с кислородом он может дать удельный импульс 390 сек. 25) Баллоны для хранения нодорода рассчитаны на данленне )бо пг.
Онн окрашнваются в темпо-зеленый цвет и снабжаюшя красной надписью «Водород». % 2. Химическое равновесие. Если смешать газообразные водород и кислород, то взаимодействие между ними в обычных условиях не происходит. Заметные количества воды (водяного пара) начинают очень медленно образовываться лишь примерно с 400'С. Дальнейшее нагрсвание исходной смеси настолько ускоряет процесс соединения, что выше 600'С реакция протекает со взрывом, т.е. моментально. Таким образом, скорость реакции образования воды пз элементов сильно зависит от внешних условий.
Для возможности коли чественного изучения этой зависимости необходимо прежде всего уточнить сами единицы измерения. Скорость хинической реакции характеризуется изменением концентраций реагирующих веществ (нли продуктов реакции) за единицу врал>гни. Концентрацио чаще всего выражают числом молей в литре. время — секундами, минутами и т. д., в завися.
мости от скорости данной реакции. При изучении любого оГ>ъекта мы всегда так или иначе отграничиваем его от окружающего пространства. В е щ е с т в о и л н с м е с ь веществ в определенном ограниченном объеме (например, в объеме сосуда) называется хилгической системой, а отдельные образующие данн)по систему вещества носят название ее кои и онентов.
Далее предполагается, что рассматриваемая система представляет собой газ или раствор. Молекулы той или иной системы могут взаимодействовать лишь при столкновениях. Чеы чаще онн будут происходить, тем быстрее пойдет реакция. Но число столкновений в первую очередь зависит от концентраций реагирующих веществ: чем онн значительнее, тем больше и столкновений. Наглядным примером, ил.чюстрнрующнм влияние концентрации, может служить резко различная энергичность сгорания веществ в воздухе (около 20ой кислорода) и в чистом кислороде. Общую формулировку влияния концентрации на скорость химических реакций дает закон действия масс: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Так, для реакции А+ В = С имеем о=А [А]]В], где и — скорость; и — коэффициент пропорциональности (к о иста н та с корост н); ]А] и ]В] — концентрации веществ А и В.
Если во взаимодействие вступают сразу несколько частиц какого-.тиГ>о вегцества, то его концентрация должна быть возведена в степень с показателем, равным числу частиц, входящему в уравнение реакции. Например, выражение для скорости реакции по схеме 2Нт+ От = 2Н>О будет: о = /г(Нз]т(От]. г-4 Кроме концентраций реагирующих веществ, на скорость реакции должна влиять температура, так как при ее повышении возрастает скорость движения молекул, в связи с чем увеличивается и число столкновений между ними.
Опыт показывает, что при повышении температуры на каждые (О градусов скорость большинства реакций увеличивается примерно в три раза. Между тем, согласно кинетической теории увеличение числа столкновецнй прн повышения а 2. Химическое равновесие ! температуры очень невелико и совершенно не соответствует подобным ускорениям реакций.' Это расхождение теории и опыта является, однако, лишь кажущимся. Действительно, химическая реакция не обязательно должна Происходить при к а ж д о м столкновении частиц реагирующих веществ — может быть очень много таких встреч, после которых молекулы расходятся неизмененными.
Лишь тогда, когда взаимное расположение частиц в момент столкновения благоприятно для реакции и сталкиваются молекулы достаточно а к т и в н ы е, т. е. обладающие большим запасом энергии, они вступают в химическое взаимодействие. Относительное число подобных «успешных» встреч в первую очередь определяется природой самих реагирующих веществ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
