Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, արագությունը քիմիական գործընթացսովորաբար ավելանում է. 1879 թվականին հոլանդացի գիտնական Ջ.Վան Հոֆը ձևակերպեց էմպիրիկ կանոն՝ ջերմաստիճանի 10 Կ-ով բարձրացման դեպքում քիմիական ռեակցիաների մեծ մասի արագությունը մեծանում է 2-4 անգամ։
Կանոնի մաթեմատիկական նշում I. van't Hoff:
γ 10 \u003d (k t + 10) / k t, որտեղ k t-ը ռեակցիայի արագության հաստատունն է T ջերմաստիճանում; k t+10 - ռեակցիայի արագության հաստատուն T+10 ջերմաստիճանում; γ 10 - Van't Hoff ջերմաստիճանի գործակիցը: Դրա արժեքը տատանվում է 2-ից 4. For կենսաքիմիական գործընթացներγ 10 տատանվում է 7-ից 10:
Բոլոր կենսաբանական գործընթացներն ընթանում են որոշակի ջերմաստիճանի միջակայքում՝ 45-50°C: Օպտիմալ ջերմաստիճանը 36-40°C է։ Տաքարյուն կենդանիների օրգանիզմում այդ ջերմաստիճանը պահպանվում է մշտական՝ համապատասխան կենսահամակարգի ջերմակարգավորման շնորհիվ։ Կենսահամակարգերը ուսումնասիրելիս օգտագործվում են γ 2 , γ 3 , γ 5 ջերմաստիճանի գործակիցները։ Համեմատության համար դրանք բերվում են γ 10-ի։
Ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից, Վան Հոֆի կանոնի համաձայն, կարող է ներկայացվել հավասարմամբ.
V 2 /V 1 \u003d γ ((T 2 -T 1) / 10)
Ակտիվացման էներգիա.Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ռեակցիայի արագության զգալի աճը չի կարող բացատրվել միայն արձագանքող նյութերի մասնիկների միջև բախումների քանակի ավելացմամբ, քանի որ, գազերի կինետիկ տեսության համաձայն, բախումների թիվը մի փոքր ավելանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ռեակցիայի արագության աճը բացատրվում է նրանով, որ քիմիական ռեակցիա չի լինում արձագանքող նյութերի մասնիկների որևէ բախման դեպքում, այլ միայն ակտիվ մասնիկների հանդիպումով, որոնք բախման պահին ունեն անհրաժեշտ ավելցուկային էներգիա:
Անգործուն մասնիկները ակտիվ մասնիկների վերածելու համար պահանջվող էներգիան կոչվում է ակտիվացման էներգիա (Ea). Ակտիվացման էներգիա - ավելցուկ, համեմատած միջին արժեքի հետ, էներգիան, որն անհրաժեշտ է արձագանքող նյութերի բախման դեպքում ռեակցիա մտնելու համար: Ակտիվացման էներգիան չափվում է կիլոգրամներով մեկ մոլով (կՋ/մոլ): Սովորաբար E-ն 40-ից 200 կՋ/մոլ է։
Էկզոթերմային և էնդոթերմային ռեակցիաների էներգետիկ դիագրամը ներկայացված է նկ. 2.3. Ցանկացած քիմիական գործընթացի համար հնարավոր է տարբերակել սկզբնական, միջանկյալ և վերջնական վիճակները։ Էներգետիկ արգելքի վերին մասում ռեակտիվները գտնվում են միջանկյալ վիճակում, որը կոչվում է ակտիվացված համալիր կամ անցումային վիճակ: Ակտիվացված կոմպլեքսի էներգիայի և ռեակտիվների սկզբնական էներգիայի տարբերությունը Ea է, իսկ ռեակցիայի արտադրանքի և սկզբնական նյութերի (ռեակտիվների) էներգիայի տարբերությունը՝ ΔН՝ ռեակցիայի ջերմությունը։ Ակտիվացման էներգիան, ի տարբերություն ΔH-ի, միշտ դրական արժեք է։ Էկզոթերմիկ ռեակցիայի համար (նկ. 2.3, ա) արտադրանքները գտնվում են ավելի ցածր էներգիայի մակարդակում, քան ռեակտիվները (Ea)< ΔН).
|
Ea-ն ռեակցիայի արագությունը որոշող հիմնական գործոնն է. եթե Ea > 120 կՋ/մոլ (ավելի բարձր էներգիայի արգելք, ավելի քիչ ակտիվ մասնիկներ համակարգում), ռեակցիան դանդաղ է ընթանում; և հակառակը, եթե Եա< 40 кДж/моль, реакция осуществляется с большой скоростью.
Բարդ կենսամոլեկուլներ պարունակող ռեակցիաների համար պետք է հաշվի առնել այն փաստը, որ մասնիկների բախման ժամանակ ձևավորված ակտիվացված համալիրում մոլեկուլները պետք է որոշակիորեն կողմնորոշվեն տարածության մեջ, քանի որ միայն մոլեկուլի արձագանքող շրջանն է ենթարկվում փոխակերպման, որը. փոքր է իր չափի համեմատ:
Եթե արագության հաստատունները k 1 և k 2 հայտնի են T 1 և T 2 ջերմաստիճաններում, Ea-ի արժեքը կարող է հաշվարկվել:
Կենսաքիմիական պրոցեսներում ակտիվացման էներգիան 2-3 անգամ պակաս է, քան անօրգանականներում։ Միևնույն ժամանակ, օտար նյութերի` քսենոբիոտիկների ներգրավմամբ ռեակցիաների Ea-ն զգալիորեն գերազանցում է սովորական կենսաքիմիական պրոցեսների Ea-ն: Այս փաստը համակարգի բնական բիոպաշտպանությունն է օտար նյութերի ազդեցությունից, այսինքն. Մարմնի համար բնական ռեակցիաները տեղի են ունենում բարենպաստ պայմաններում ցածր Ea-ով, իսկ օտար ռեակցիաների դեպքում Ea-ն բարձր է: Սա գենային արգելք է, որը բնութագրում է կենսաքիմիական պրոցեսների ընթացքի հիմնական հատկանիշներից մեկը։
Խնդիր 336.
150°C-ում որոշ ռեակցիաներ ավարտվում են 16 րոպեում: Հաշվի առնելով ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը, որը հավասար է 2,5-ի, հաշվարկեք, թե որքան ժամանակ կավարտվի այս ռեակցիան, եթե այն իրականացվի. ա) 20-ում. 0 °С; բ) 80°C ջերմաստիճանում:
Լուծում:
Վան Հոֆի կանոնի համաձայն՝ արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից արտահայտվում է հավասարմամբ.
v t և k t - ռեակցիայի արագությունը և արագության հաստատունը t ° C ջերմաստիճանում; v (t + 10) և k (t + 10) նույն արժեքները ջերմաստիճանում (t + 10 0 C); - ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը, որի արժեքը ռեակցիաների մեծ մասի համար գտնվում է 2-4 միջակայքում:
ա) Հաշվի առնելով, որ տվյալ ջերմաստիճանում քիմիական ռեակցիայի արագությունը հակադարձ համեմատական է դրա ընթացքի տևողությանը, մենք խնդրի պայմանում տրված տվյալները փոխարինում ենք բանաձևով, որը քանակապես արտահայտում է վանտ Հոֆի կանոնը, մենք ստանում ենք. :
բ) Քանի որ այս ռեակցիան ընթանում է ջերմաստիճանի նվազմամբ, ապա տվյալ ջերմաստիճանում այս ռեակցիայի արագությունը ուղիղ համեմատական է իր ընթացքի տևողությանը, մենք խնդրի պայմանում տրված տվյալները փոխարինում ենք բանաձևով, որը քանակապես արտահայտում է Van't Hoff կանոնը, մենք ստանում ենք.
Պատասխանելա) 200 0 С t2 = 9,8 վրկ. բ) 80 0 С t3 = 162 ժ 1 րոպե 16 վրկ.
Խնդիր 337.
Արդյո՞ք ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը կփոխվի՝ ա) մի կատալիզատորը մյուսով փոխարինելիս. բ) երբ փոխվում են ռեակտիվների կոնցենտրացիաները.
Լուծում:
Ռեակցիայի արագության հաստատունը արժեք է, որը կախված է ռեակտիվների բնույթից, ջերմաստիճանից և կատալիզատորների առկայությունից և կախված չէ ռեակտիվների կոնցենտրացիայից: Այն կարող է հավասար լինել ռեակցիայի արագությանը այն դեպքում, երբ ռեակտիվների կոնցենտրացիաները հավասար են միասնության (1 մոլ/լ)։
ա) Երբ մի կատալիզատորը փոխարինվում է մյուսով, տվյալ քիմիական ռեակցիայի արագությունը կփոխվի կամ կաճի: Եթե օգտագործվում է կատալիզատոր, ապա քիմիական ռեակցիայի արագությունը կաճի, ապա, համապատասխանաբար, կաճի նաև ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը: Ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքի փոփոխություն տեղի կունենա նաև, երբ մի կատալիզատորը փոխարինվի մյուսով, ինչը կավելացնի կամ կնվազի այս ռեակցիայի արագությունը սկզբնական կատալիզատորի համեմատ:
բ) Երբ ռեակտիվների կոնցենտրացիան փոխվում է, ռեակցիայի արագության արժեքները կփոխվեն, և ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը չի փոխվի:
Խնդիր 338.
Արդյո՞ք ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը կախված է դրա ակտիվացման էներգիայից: Պատասխանը հիմնավորե՛ք.
Լուծում:
Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը կախված է միայն համակարգի սկզբնական և վերջնական վիճակից և կախված չէ գործընթացի միջանկյալ փուլերից։ Ակտիվացման էներգիան այն ավելորդ էներգիան է, որը պետք է ունենան նյութերի մոլեկուլները, որպեսզի դրանց բախումը հանգեցնի նոր նյութի առաջացմանը: Ակտիվացման էներգիան կարող է փոխվել ջերմաստիճանը բարձրացնելով կամ իջեցնելով, համապատասխանաբար այն իջեցնելով կամ ավելացնելով: Կատալիզատորները նվազեցնում են ակտիվացման էներգիան, իսկ ինհիբիտորները՝ այն:
Այսպիսով, ակտիվացման էներգիայի փոփոխությունը հանգեցնում է ռեակցիայի արագության փոփոխության, բայց ոչ ռեակցիայի ջերմության փոփոխության: Ռեակցիայի ջերմային ազդեցությունը հաստատուն արժեք է և կախված չէ տվյալ ռեակցիայի ակտիվացման էներգիայի փոփոխությունից։ Օրինակ, ազոտից և ջրածնից ամոնիակի առաջացման ռեակցիան հետևյալն է.
Այս ռեակցիան էկզոթերմիկ է, > 0): Ռեակցիան ընթանում է արձագանքող մասնիկների մոլերի քանակի և մոլերի քանակի նվազմամբ գազային նյութեր, որը համակարգը բերում է ավելի քիչ կայուն վիճակից ավելի կայուն վիճակի, էնտրոպիան նվազում է,< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно низких температурах). В присутствии катализатора энергия активации уменьшается, и скорость реакции возрастает. Но, как до применения катализатора, так и в присутствии его тепловой эффект реакции не изменяется, реакция имеет вид:
Խնդիր 339.
Ո՞ր ռեակցիայի դեպքում՝ ուղիղ թե հակադարձ, ակտիվացման էներգիան ավելի մեծ է, եթե ուղիղ ռեակցիան ընթանում է ջերմության արտազատմամբ։
Լուծում:
Ուղղակի և հակադարձ ռեակցիաների ակտիվացման էներգիաների տարբերությունը հավասար է ջերմային ազդեցությանը. H \u003d E a (pr.) - E a (arr.) . Այս ռեակցիան ընթանում է ջերմության արտազատմամբ, այսինքն. էկզոթերմիկ է,< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
E a (նախկին.)< Е а(обр.) .
Պատասխան. E a (նախկին.)< Е а(обр.) .
Խնդիր 340.
Քանի՞ անգամ կաճի 298 Կ-ում ընթացող ռեակցիայի արագությունը, եթե նրա ակտիվացման էներգիան կրճատվի 4 կՋ/մոլով:
Լուծում:
Ակտիվացման էներգիայի նվազումը Ea-ով, իսկ ռեակցիայի արագության հաստատունները՝ ակտիվացման էներգիայի նվազումից առաջ և հետո, համապատասխանաբար նշանակենք k և k-ով: Օգտագործելով Արենիուսի հավասարումը, ստանում ենք.
E a-ն ակտիվացման էներգիան է, k-ն և k»-ը ռեակցիայի արագության հաստատուններն են, T-ը K-ի ջերմաստիճանն է (298):
Խնդրի տվյալները փոխարինելով վերջին հավասարման մեջ և ակտիվացման էներգիան արտահայտելով ջոուլներով՝ հաշվարկում ենք ռեակցիայի արագության աճը.
Պատասխանել: 5 անգամ:
Մեծամասնության արագություն քիմիական ռեակցիաներավելանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Քանի որ ռեակտիվների կոնցենտրացիան գործնականում անկախ է ջերմաստիճանից, ըստ ռեակցիայի կինետիկ հավասարման, ջերմաստիճանի հիմնական ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա տեղի է ունենում ռեակցիայի արագության հաստատունի փոփոխության միջոցով: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ բախվող մասնիկների էներգիան մեծանում է, և հավանականությունը, որ բախման ժամանակ տեղի է ունենում քիմիական փոխակերպում։
Ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից կարելի է բնութագրել ջերմաստիճանի գործակիցի արժեքով։
Սովորական ջերմաստիճաններում (273–373 Կ) շատ քիմիական ռեակցիաների արագության վրա ջերմաստիճանի ազդեցության վերաբերյալ փորձարարական տվյալները ցույց են տվել, որ ջերմաստիճանի բարձրացումը 10 աստիճանով մեծացնում է ռեակցիայի արագությունը 2–4 անգամ (ֆուրգ. Հոֆի կանոն):
Ըստ van't Hoff արագության հաստատուն ջերմաստիճանի գործակից(Van't Hoff գործակիցը)ջերմաստիճանի բարձրացմամբ ռեակցիայի արագության աճն է 10աստիճաններ։
(4.63)
որտեղ և են արագության հաստատունները ջերմաստիճաններում և ; ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցն է։
Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է մինչև nտասնյակ աստիճաններ, արագության հաստատունների հարաբերակցությունը հավասար կլինի
որտեղ nկարող է լինել կամ ամբողջ կամ կոտորակային թիվ:
Վանտ Հոֆի կանոնը մոտավոր կանոն է։ Այն կիրառելի է նեղ ջերմաստիճանի միջակայքում, քանի որ ջերմաստիճանի գործակիցը փոխվում է ջերմաստիճանի հետ:
Ռեակցիայի արագության հաստատունի ավելի ճշգրիտ կախվածությունը ջերմաստիճանից արտահայտվում է կիսաէմպիրիկ Արհենիուսի հավասարմամբ.
որտեղ A-ն նախնական էքսպոնենցիալ գործոն է, որը կախված չէ ջերմաստիճանից, այլ որոշվում է միայն ռեակցիայի տեսակով. Էլ -քիմիական ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան. Ակտիվացման էներգիան կարող է ներկայացվել որպես որոշակի շեմային էներգիա, որը բնութագրում է էներգիայի արգելքի բարձրությունը ռեակցիայի ճանապարհին: Ակտիվացման էներգիան նույնպես կախված չէ ջերմաստիճանից։
Այս կախվածությունը սահմանված է վերջ XIXմեջ Հոլանդացի գիտնական Արրենիուսը տարրական քիմիական ռեակցիաների համար.
Ուղղակի ակտիվացման էներգիա ( Ե 1) և հակառակը ( Ե 2) ռեակցիան կապված է Դ ռեակցիայի ջերմային ազդեցության հետ Հհարաբերակցությունը (տես նկ. 1):
Ե 1 – Ե 2=Դ Ն.
Եթե ռեակցիան էնդոթերմիկ է և Դ Հ> 0, ապա Ե 1 > Ե 2 և առաջընթաց ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան ավելի մեծ է, քան հակառակը: Եթե ռեակցիան էկզոթերմիկ է, ապա Ե 1 < Е 2 .
Արրենիուսի հավասարումը (101) դիֆերենցիալ ձևով կարելի է գրել.
Հավասարումից հետևում է, որ որքան մեծ է ակտիվացման էներգիան E, այնքան ավելի արագ է բարձրանում ռեակցիայի արագությունը ջերմաստիճանի հետ։
Փոփոխականների տարանջատում կև Տև հաշվի առնելով Եհաստատուն արժեք, (4.66) հավասարումը ինտեգրելուց հետո ստանում ենք.
Բրինձ. 5. Գրաֆիկ ln կ–1/Տ.
, (4.67)
որտեղ A-ն նախաէքսպոնենցիալ գործոն է, որն ունի արագության հաստատունի չափ: Եթե այս հավասարումը վավեր է, ապա կոորդինատներով գրաֆիկի վրա փորձնական կետերը գտնվում են ուղիղ գծի վրա՝ աբսցիսայի առանցքի նկատմամբ a անկյան տակ, իսկ թեքությունը () հավասար է, ինչը հնարավորություն է տալիս հաշվարկել ակտիվացման էներգիան: քիմիական ռեակցիա արագության հաստատունի կախվածությունից ջերմաստիճանից՝ համաձայն հավասարման.
Քիմիական ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան կարելի է հաշվարկել երկու տարբեր ջերմաստիճաններում արագության հաստատունների արժեքներից՝ օգտագործելով հավասարումը.
. (4.68)
Արհենիուսի հավասարման տեսական ածանցումը կատարվում է տարրական ռեակցիաների համար։ Բայց փորձը ցույց է տալիս, որ բարդ ռեակցիաների ճնշող մեծամասնությունը նույնպես ենթարկվում է այս հավասարմանը: Այնուամենայնիվ, բարդ ռեակցիաների համար ակտիվացման էներգիան և Արենիուսի հավասարման նախնական էքսպոնենցիալ գործոնը որոշակի ֆիզիկական նշանակություն չունեն:
Արհենիուսի հավասարումը (4.67) թույլ է տալիս բավարար նկարագրություն տալ ռեակցիաների լայն շրջանակի նեղ ջերմաստիճանային միջակայքում:
Ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից նկարագրելու համար օգտագործվում է նաև փոփոխված Արենիուսի հավասարումը
,
(4.69)
որն արդեն ներառում է երեք պարամետր : ԲԱՅՑ, Եև n.
Հավասարումը (4.69) լայնորեն կիրառվում է լուծույթներում տեղի ունեցող ռեակցիաների համար։ Որոշ ռեակցիաների դեպքում ռեակցիայի արագության հաստատունի կախվածությունը ջերմաստիճանից տարբերվում է վերը նշված կախվածություններից։ Օրինակ, երրորդ կարգի ռեակցիաներում արագության հաստատունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Շղթայական էկզոթերմիկ ռեակցիաներում ռեակցիայի արագության հաստատունը կտրուկ աճում է որոշակի սահմանից բարձր ջերմաստիճանում (ջերմային պայթյուն):
4.5.1. Խնդիրների լուծման օրինակներ
Օրինակ 1Որոշ ռեակցիաների արագության հաստատունը ջերմաստիճանի բարձրացման հետ փոխվել է հետևյալ կերպ. տ 1 = 20 ° C;
կ 1 \u003d 2,76 10 -4 ր. - մեկ; տ 2 \u003d 50 0 С; կ 2 = 137,4 10 -4 ր. -1 Որոշեք քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատունի ջերմաստիճանի գործակիցը:
Լուծում. Van't Hoff կանոնը հնարավորություն է տալիս հարաբերությունից հաշվարկել արագության հաստատունի ջերմաստիճանի գործակիցը
է n= =2 ¸ 4, որտեղ n = = =3;
g 3 \u003d \u003d 49,78 գ \u003d 3,68
Օրինակ 2Օգտագործելով van't Hoff կանոնը, հաշվարկեք, թե ռեակցիան ինչ ջերմաստիճանում կավարտվի 15 րոպեում, եթե 20 0 C ջերմաստիճանում տեւել է 120 րոպե։ Ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը 3 է։
Լուծում.Ակնհայտ է, որ որքան կարճ է արձագանքման ժամանակը ( տ), այնքան մեծ է ռեակցիայի արագության հաստատունը.
3n = 8, n ln3 = ln8, n== .
Ջերմաստիճանը, որում ռեակցիան կավարտվի 15 րոպեում, հետևյալն է.
20 + 1,9 × 10 \u003d 39 0 C:
Օրինակ 3Քացախ-էթիլ էսթերի սապոնացման ռեակցիայի արագության հաստատունը ալկալային լուծույթով 282,4 Կ ջերմաստիճանում հավասար է 2,37 լ 2 / մոլ 2 րոպե: , իսկ 287,40 Կ ջերմաստիճանում հավասար է 3,2 լ 2 / մոլ 2 ր. Գտե՛ք այն ջերմաստիճանը, որի դեպքում այս ռեակցիայի արագության հաստատունը 4 է:
Լուծում.
1. Իմանալով արագության հաստատունների արժեքները երկու ջերմաստիճանում, մենք կարող ենք գտնել ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան.
= 
= 40,8 կՋ/մոլ:
2. Իմանալով ակտիվացման էներգիայի արժեքը՝ Արենիուսի հավասարումից
,
Հարցեր և առաջադրանքներ ինքնատիրապետման համար.
1. Ի՞նչ մեծություններ են կոչվում «Arrhenius» պարամետրեր:
2. Ո՞րն է փորձարարական տվյալների նվազագույն քանակությունը, որն անհրաժեշտ է քիմիական ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան հաշվարկելու համար:
3. Ցույց տվեք, որ արագության հաստատունի ջերմաստիճանի գործակիցը կախված է ջերմաստիճանից:
4. Կա՞ն արդյոք շեղումներ Արենիուսի հավասարումից: Ինչպե՞ս կարելի է նկարագրել արագության հաստատունի կախվածությունը ջերմաստիճանից այս դեպքում:
Բարդ ռեակցիաների կինետիկա
Ռեակցիաները, որպես կանոն, չեն ընթանում բոլոր սկզբնական մասնիկների անմիջական փոխազդեցությամբ՝ դրանց անմիջական անցումով ռեակցիայի արտադրանքի, այլ բաղկացած են մի քանի տարրական փուլերից։ Սա առաջին հերթին վերաբերում է ռեակցիաներին, որոնցում, ըստ իրենց ստոյխիոմետրիկ հավասարման, մասնակցում են ավելի քան երեք մասնիկներ։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ երկու կամ մեկ մասնիկի ռեակցիաները հաճախ չեն ընթանում պարզ երկամոլեկուլային մեխանիզմով, այլ ավելի բարդ ճանապարհով, այսինքն՝ մի շարք տարրական փուլերով։
Ռեակցիաները կոչվում են բարդ, եթե սկզբնական նյութերի սպառումը և ռեակցիայի արտադրանքի ձևավորումը տեղի են ունենում մի շարք տարրական փուլերի միջոցով, որոնք կարող են տեղի ունենալ միաժամանակ կամ հաջորդաբար: Միևնույն ժամանակ, որոշ փուլեր տեղի են ունենում այնպիսի նյութերի մասնակցությամբ, որոնք ոչ սկզբնական նյութեր են, ոչ էլ ռեակցիայի արտադրանք (միջանկյալ նյութեր):
Որպես բարդ ռեակցիայի օրինակ՝ կարող ենք դիտարկել էթիլենի քլորացման ռեակցիան երկքլորէթանի առաջացմամբ։ Ուղղակի փոխազդեցությունը պետք է անցնի չորս անդամից բաղկացած ակտիվացված համալիրի միջով, որը կապված է բարձր էներգիայի պատնեշի հաղթահարման հետ: Նման գործընթացի արագությունը ցածր է: Եթե համակարգում այս կամ այն կերպ ձևավորվում են ատոմներ (օրինակ՝ լույսի ազդեցության տակ), ապա գործընթացը կարող է ընթանալ շղթայական մեխանիզմի համաձայն։ Ատոմը հեշտությամբ միանում է կրկնակի կապին՝ ձևավորելով ազատ ռադիկալ - . Այս ազատ ռադիկալը կարող է հեշտությամբ անջատել ատոմը մոլեկուլից և ձևավորել վերջնական արտադրանք- , որի արդյունքում վերականգնվում է ազատ ատոմը։
Այս երկու փուլերի արդյունքում մեկ մոլեկուլ և մեկ մոլեկուլ վերածվում են արտադրանքի մոլեկուլի - , և վերածնված ատոմը փոխազդում է հաջորդ էթիլենի մոլեկուլի հետ։ Երկու փուլերն էլ ունեն ցածր ակտիվացման էներգիա, և այս կերպ ապահովում է արագ արձագանք: Հաշվի առնելով ազատ ատոմների և ազատ ռադիկալների վերահամակցման հնարավորությունը՝ գործընթացի ամբողջական սխեման կարելի է գրել այսպես.
Ամբողջ բազմազանությամբ, բարդ ռեակցիաները կարող են կրճատվել մի քանի տեսակի բարդ ռեակցիաների համակցության, մասնավորապես զուգահեռ, հաջորդական և շարքային զուգահեռ ռեակցիաներ:
Երկու փուլերը կոչվում են հաջորդականեթե մի փուլում ձևավորված մասնիկը մեկ այլ փուլի սկզբնական մասնիկն է։ Օրինակ, վերը նշված սխեմայում առաջին և երկրորդ փուլերը հաջորդական են.
.
Երկու փուլերը կոչվում են զուգահեռ, եթե երկուսի մեջ էլ նույն մասնիկները մասնակցում են որպես սկզբնական։ Օրինակ, ռեակցիայի սխեմայում չորրորդ և հինգերորդ փուլերը զուգահեռ են.
Երկու փուլերը կոչվում են շարք-զուգահեռ, եթե դրանք զուգահեռ են մեկի նկատմամբ և հաջորդական՝ այս փուլերին մասնակցող մասնիկների նկատմամբ։
Շարքային զուգահեռ քայլերի օրինակ են այս ռեակցիայի սխեմայի երկրորդ և չորրորդ քայլերը:
Դեպի բնութագրերըԱյն փաստը, որ ռեակցիան ընթանում է բարդ մեխանիզմի համաձայն, ներառում է հետևյալ նշանները.
Ռեակցիայի կարգի և ստոյխիոմետրիկ գործակիցների անհամապատասխանություն;
Արտադրանքի կազմի փոփոխություն՝ կախված ջերմաստիճանից, սկզբնական կոնցենտրացիաներից և այլ պայմաններից.
Գործընթացի արագացում կամ դանդաղում, երբ փոքր քանակությամբ նյութեր ավելացվում են ռեակցիայի խառնուրդին.
Անոթի նյութի և չափերի ազդեցությունը ռեակցիայի արագության վրա և այլն:
Բարդ ռեակցիաների կինետիկ վերլուծության մեջ կիրառվում է անկախության սկզբունքը. «Եթե համակարգում միաժամանակ տեղի են ունենում մի քանի պարզ ռեակցիաներ, ապա դրանցից յուրաքանչյուրի վրա կիրառվում է քիմիական կինետիկայի հիմնական պոստուլատը, կարծես այս ռեակցիան միակն է»: Այս սկզբունքը կարող է ձևակերպվել նաև հետևյալ կերպ. «Տարրական ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը կախված չէ նրանից, թե արդյոք տվյալ համակարգում այլ տարրական ռեակցիաներ են ընթանում միաժամանակ»։
Անկախության սկզբունքը գործում է բարդ մեխանիզմով ընթացող ռեակցիաների մեծ մասի համար, բայց համընդհանուր չէ, քանի որ կան ռեակցիաներ, որոնցում պարզ ռեակցիաներազդել ուրիշների ընթացքի վրա (օրինակ՝ զուգակցված ռեակցիաները):
Բարդ քիմիական ռեակցիաների ուսումնասիրության մեջ կարևոր է սկզբունքը միկրոշրջելիությունկամ մանրամասն հաշվեկշիռ:
եթե բարդ գործընթացում հաստատվում է քիմիական հավասարակշռություն, ապա առաջնային և հակադարձ ռեակցիաների արագությունները պետք է հավասար լինեն տարրական փուլերից յուրաքանչյուրի համար:
Բարդ ռեակցիայի առաջացման ամենատարածված դեպքն այն է, երբ ռեակցիան ընթանում է մի քանի պարզ քայլերով, որոնք ընթանում են տարբեր արագությամբ: Տեմպերի տարբերությունը հանգեցնում է նրան, որ ռեակցիայի արտադրանքի ստացման կինետիկան կարող է որոշվել միայն մեկ ռեակցիայի օրենքներով։ Օրինակ՝ զուգահեռ ռեակցիաների դեպքում ամբողջ պրոցեսի արագությունը որոշվում է ամենաարագ փուլի արագությամբ, իսկ հաջորդական ռեակցիաների դեպքում՝ ամենադանդաղը։ Հետևաբար, հաստատունների զգալի տարբերությամբ զուգահեռ ռեակցիաների կինետիկան վերլուծելիս կարելի է անտեսել դանդաղ փուլի արագությունը, իսկ հաջորդական ռեակցիաները վերլուծելիս անհրաժեշտ չէ որոշել արագ ռեակցիայի արագությունը։
Հաջորդական ռեակցիաներում ամենադանդաղ ռեակցիան կոչվում է սահմանափակող. Սահմանափակող փուլն ունի արագության ամենափոքր հաստատունը:
Եթե բարդ ռեակցիայի առանձին փուլերի արագության հաստատունների արժեքները մոտ են, ապա դա անհրաժեշտ է ամբողջական վերլուծությունամբողջ կինետիկ սխեման:
Փոխարժեքը որոշող փուլի հայեցակարգի ներդրումը շատ դեպքերում պարզեցնում է նման համակարգերի դիտարկման մաթեմատիկական կողմը և բացատրում է այն փաստը, որ երբեմն բարդ, բազմաստիճան ռեակցիաների կինետիկան լավ նկարագրվում է պարզ հավասարումներով, օրինակ՝ առաջինի. պատվեր.
Որակական նկատառումներից պարզ է դառնում, որ ռեակցիաների արագությունը պետք է աճի ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, քանի որ այս դեպքում մեծանում է բախվող մասնիկների էներգիան և մեծանում է հավանականությունը, որ բախման ժամանակ տեղի է ունենում քիմիական փոխակերպում։ Քիմիական կինետիկայի մեջ ջերմաստիճանի ազդեցությունների քանակական նկարագրության համար օգտագործվում են երկու հիմնական հարաբերություններ՝ վանտ Հոֆի կանոնը և Արենիուսի հավասարումը:
Վանտ Հոֆի կանոնըկայանում է նրանում, որ երբ տաքացվում է 10 ° C-ով, քիմիական ռեակցիաների մեծ մասի արագությունը մեծանում է 2-4 անգամ: Մաթեմատիկորեն սա նշանակում է, որ ռեակցիայի արագությունը կախված է ջերմաստիճանից՝ ուժային օրենքի ձևով.
, (4.1)
որտեղ է արագության ջերմաստիճանի գործակիցը (=24): Van't Hoff-ի կանոնը շատ կոպիտ է և կիրառելի է միայն շատ սահմանափակ ջերմաստիճանի միջակայքում:
Շատ ավելի ճշգրիտ է Արրենիուսի հավասարումըՆկարագրելով արագության հաստատունի ջերմաստիճանի կախվածությունը.
, (4.2)
որտեղ Ռ- ունիվերսալ գազի հաստատուն; Ա- նախնական էքսպոնենցիալ գործոն, որը կախված չէ ջերմաստիճանից, այլ որոշվում է միայն ռեակցիայի տեսակով. Ե Ա - ակտիվացման էներգիա, որը կարելի է բնութագրել որպես որոշ շեմային էներգիա. կոպիտ ասած, եթե բախվող մասնիկների էներգիան փոքր է, քան Ե Ա, ապա ռեակցիան չի առաջանա բախման ժամանակ, եթե էներգիան գերազանցի Ե Ա, ռեակցիան տեղի կունենա։ Ակտիվացման էներգիան կախված չէ ջերմաստիճանից:
Գրաֆիկական կախվածություն կ(Տ) Ինչպես նշված է հետեւյալում:
Ցածր ջերմաստիճաններում քիմիական ռեակցիաները գրեթե չեն առաջանում. կ(Տ) 0. Շատ բարձր ջերմաստիճաններում արագության հաստատունը ձգտում է սահմանային արժեքի. կ(Տ)Ա. Սա համապատասխանում է այն փաստին, որ բոլոր մոլեկուլները քիմիապես ակտիվ են, և յուրաքանչյուր բախում հանգեցնում է ռեակցիայի:
Ակտիվացման էներգիան կարող է որոշվել արագության հաստատունը երկու ջերմաստիճանում չափելով: Հավասարումը (4.2) ենթադրում է.
. (4.3)
Ավելի ճիշտ, ակտիվացման էներգիան որոշվում է մի քանի ջերմաստիճանի արագության հաստատունի արժեքներից: Դա անելու համար Արենիուսի հավասարումը (4.2) գրված է լոգարիթմական ձևով
և փորձնական տվյալները գրի՛ր ln կոորդինատներով կ - 1/Տ. Ստացված ուղիղ գծի թեքության շոշափողն է. Ե Ա / Ռ.
Որոշ ռեակցիաների համար նախաէքսպոնենցիալ գործոնը մի փոքր կախված է ջերմաստիճանից: Այս դեպքում, այսպես կոչված փորձարարական ակտիվացման էներգիա:
. (4.4)
Եթե նախաէքսպոնենցիալ գործոնը հաստատուն է, ապա փորձնական ակտիվացման էներգիան հավասար է Արենիուսի ակտիվացման էներգիային. Ե op = Ե Ա.
Օրինակ 4-1. Օգտագործելով Arrhenius-ի հավասարումը, գնահատեք, թե ինչ ջերմաստիճանների և ակտիվացման էներգիաների դեպքում է գործում Վան Հոֆի կանոնը:
Լուծում. Ներկայացնենք Վան Հոֆի կանոնը (4.1) որպես փոխարժեքի հաստատունի ուժային օրենքի կախվածություն.
,
որտեղ Բ - մշտական. Եկեք համեմատենք այս արտահայտությունը Arrhenius հավասարման (4.2) հետ՝ վերցնելով ~ արժեքը ե = 2.718:
.
Վերցնենք այս մոտավոր հավասարության երկու մասերի բնական լոգարիթմը.
.
Տարբերակելով ստացված հարաբերությունը ջերմաստիճանի նկատմամբ՝ մենք գտնում ենք ակտիվացման էներգիայի և ջերմաստիճանի միջև ցանկալի կապը.
Եթե ակտիվացման էներգիան և ջերմաստիճանը մոտավորապես բավարարում են այս հարաբերությունները, ապա van't Hoff կանոնը կարող է օգտագործվել ռեակցիայի արագության վրա ջերմաստիճանի ազդեցությունը գնահատելու համար:
Օրինակ 4-2. Առաջին կարգի ռեակցիան 70°C-ում 40%-ով ավարտվում է 60 րոպեում: Ո՞ր ջերմաստիճանում ռեակցիան 80%-ով կավարտվի 120 րոպեում, եթե ակտիվացման էներգիան 60 կՋ/մոլ է:
Լուծում. Առաջին կարգի ռեակցիայի համար արագության հաստատունն արտահայտվում է փոխակերպման աստիճանով հետևյալ կերպ.
,
որտեղ a = x/ա- վերափոխման աստիճանը. Մենք գրում ենք այս հավասարումը երկու ջերմաստիճանի դեպքում՝ հաշվի առնելով Արենիուսի հավասարումը.
որտեղ Ե Ա= 60 կՋ/մոլ, Տ 1 = 343K, տ 1 = 60 րոպե, a 1 = 0.4, տ 2 = 120 րոպե, a 2 = 0.8: Բաժանեք մի հավասարումը մյուսի վրա և վերցրեք լոգարիթմը.
Վերոնշյալ մեծությունները փոխարինելով այս արտահայտության մեջ՝ մենք գտնում ենք Տ 2 \u003d 333 K \u003d 60 o C:
Օրինակ 4-3. Ձկան մկանների բակտերիալ հիդրոլիզի արագությունը կրկնապատկվում է -1,1 o C ջերմաստիճանից +2,2 o C ջերմաստիճանի անցնելու ժամանակ: Գնահատեք այս ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան:
Լուծում. Հիդրոլիզի արագության 2 անգամ ավելացումը պայմանավորված է արագության հաստատունի աճով. կ 2 = 2կմեկ . Երկու ջերմաստիճանում արագության հաստատունների նկատմամբ ակտիվացման էներգիան կարող է որոշվել (4.3) հավասարումից. Տ 1 = տ 1 + 273,15 = 272,05K Տ 2 = տ 2 + 273,15 = 275,35K:
130800 Ջ/մոլ = 130,8 կՋ/մոլ։
4-1. Օգտագործելով van't Hoff կանոնը, հաշվարկեք, թե ինչ ջերմաստիճանում կավարտվի ռեակցիան 15 րոպե հետո, եթե 20 ° C-ում դա տևում է 2 ժամ: Արագության ջերմաստիճանի գործակիցը 3 է (պատասխան)
4-2. Նյութի կես կյանքը 323 K-ում 100 րոպե է, իսկ 353 K-ում՝ 15 րոպե: Որոշեք արագության ջերմաստիճանի գործակիցը (Պատասխան)
4-3. Որքա՞ն պետք է լինի ակտիվացման էներգիան, որպեսզի ռեակցիայի արագությունը 3 անգամ ավելանա ջերմաստիճանի 10 0 С-ով բարձրացմամբ ա) 300 Կ ջերմաստիճանում. բ) 1000 K-ում (պատասխան)
4-4. Առաջին կարգի ռեակցիան ունի 25 կկալ/մոլ ակտիվացման էներգիա և 5 նախաէքսպոնենցիալ գործակից: 10 13 վրկ -1 . Ո՞ր ջերմաստիճանում կլինի այս ռեակցիայի կես կյանքը. ա) 1 րոպե; բ) 30 օր? (պատասխան)
4-5. Երկու դեպքերից ո՞ր դեպքում է մեծանում ռեակցիայի արագության հաստատունը ավելինանգամ՝ երբ տաքացվում է 0 o C-ից մինչև 10 o C, թե երբ տաքացվում է 10 o C-ից մինչև 20 o C: Ձեր պատասխանը հիմնավորեք՝ օգտագործելով Արենիուսի հավասարումը: (Պատասխան)
4-6. Որոշ ռեակցիաների ակտիվացման էներգիան 1,5 անգամ ավելի մեծ է, քան մեկ այլ ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան։ Երբ տաքացվում է Տ 1 դեպի Տ 2 երկրորդ ռեակցիայի արագության հաստատունը ավելացել է ամեկ անգամ. Քանի՞ անգամ է մեծացել առաջին ռեակցիայի արագության հաստատունը, երբ տաքացվում է Տ 1 դեպի Տ 2? (պատասխան)
4-7. Բարդ ռեակցիայի արագության հաստատունը տարրական քայլերի արագության հաստատուններով արտահայտվում է հետևյալ կերպ.
Արտահայտե՛ք բարդ ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան և նախաէքսպոնենցիալ գործակիցը տարրական փուլերի հետ կապված համապատասխան մեծություններով (Պատասխան)
4-8. AT անդառնալի ռեակցիա 1-ին պատվեր 20 րոպե 125 o C-ում, սկզբնական նյութի փոխակերպման աստիճանը կազմել է 60%, իսկ 145 o C-ում նույն փոխակերպման աստիճանը ձեռք է բերվել 5,5 րոպեում: Գտե՛ք այս ռեակցիայի արագության հաստատունները և ակտիվացման էներգիան: (Պատասխան)
4-9. 1-ին կարգի արձագանքը 25 ° C ջերմաստիճանում ավարտվում է 30% -ով 30 րոպեում: Ո՞ր ջերմաստիճանում ռեակցիան 60%-ով կավարտվի 40 րոպեում, եթե ակտիվացման էներգիան 30 կՋ/մոլ է: (Պատասխան)
4-10. 1-ին կարգի ռեակցիան 25°C ջերմաստիճանում ավարտվում է 70%-ով 15 րոպեում։ Ո՞ր ջերմաստիճանում ռեակցիան 50%-ով կավարտվի 15 րոպեում, եթե ակտիվացման էներգիան 50 կՋ/մոլ է: (Պատասխան)
4-11։ Առաջին կարգի ռեակցիայի արագության հաստատունը 4.02 է: 10 -4 s -1 ժամը 393 K և 1.98: 10 -3 s -1 413 Կ. Հաշվեք այս ռեակցիայի նախաէքսպոնենցիալ գործակիցը (Պատասխան)
4-12։ H 2 + I 2 2HI ռեակցիայի համար արագության հաստատունը 683 Կ ջերմաստիճանում կազմում է 0,0659 լ / (մոլ. րոպե), իսկ 716 K - 0,375 լ / (մոլ. րոպե): Գտե՛ք այս ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան և արագության հաստատունը 700 Կ ջերմաստիճանում: (Պատասխան)
4-13։ 2N 2 O 2N 2 + O 2 ռեակցիայի համար արագության հաստատունը 986 K ջերմաստիճանում կազմում է 6,72 լ / (մոլ. րոպե), իսկ 1165 K ջերմաստիճանում - 977,0 լ / (մոլ. րոպե): Գտե՛ք այս ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան և արագության հաստատունը 1053,0 Կ ջերմաստիճանում (Պատասխան)
4-14։ Տրիքլորացետատ իոնը H + պարունակող իոնացնող լուծիչներում քայքայվում է ըստ հավասարման.
H + + CCl 3 COO - CO 2 + CHCl 3
Արագությունը որոշող քայլը C-C կապի մոնոմոլեկուլային ճեղքն է տրիքլորացետատ իոնում։ Ռեակցիան ընթանում է առաջին կարգով, և արագության հաստատուններն ունեն հետևյալ արժեքները. կ= 3.11. 10 -4 s -1 90 o C-ում, կ= 7,62: 10 -5 s -1 80 o C-ում: Հաշվել ա) ակտիվացման էներգիան, բ) արագության հաստատուն 60 o C-ում (պատասխան)
4-15։ CH 3 COOC 2 H 5 + NaOH * CH 3 COONa + C 2 H 5 OH ռեակցիայի համար արագության հաստատունը 282,6 Կ ջերմաստիճանում կազմում է 2,307 լ / (մոլ. րոպե), իսկ 318,1 Կ ջերմաստիճանում - 21,65: լ / (մոլ. րոպե): Գտե՛ք այս ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան և արագության հաստատունը 343 Կ ջերմաստիճանում: (Պատասխան)
4-16։ C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 ռեակցիայի համար արագության հաստատունը 298,2 K ջերմաստիճանում 0,765 լ / (մոլ. րոպե) է, իսկ ջերմաստիճանում 328.2 K - 35.5 լ / (մոլ րոպե): Գտե՛ք այս ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան և արագության հաստատունը 313,2 Կ ջերմաստիճանում (Պատասխան)
4-17։ Նյութը քայքայվում է արագության հաստատուններով երկու զուգահեռ ուղիներով կ 1 և կ 2. Ո՞րն է տարբերությունը այս երկու ռեակցիաների ակտիվացման էներգիաների միջև, եթե 10 o C կ 1 /կ 2 = 10 և 40 o C ջերմաստիճանում կ 1 /կ 2 = 0.1? (պատասխան)
4-18։ Նույն կարգի երկու ռեակցիաներում ակտիվացման էներգիաների տարբերությունն է Ե 2 - Ե 1 = 40 կՋ / մոլ: 293 Կ ջերմաստիճանի դեպքում արագության հաստատունների հարաբերակցությունը կազմում է կ 1 /կ 2 \u003d 2. Ո՞ր ջերմաստիճանում արագության հաստատունները հավասար կլինեն: (Պատասխան)
4-19։ Ջրային լուծույթում ացետոնի երկկարբոքսիլաթթվի տարրալուծումը առաջին կարգի ռեակցիա է։ Այս ռեակցիայի արագության հաստատունները չափվել են տարբեր ջերմաստիճաններում.
Հաշվե՛ք ակտիվացման էներգիան և նախաէքսպոնենցիալ գործակիցը: Որքա՞ն է կիսատ կյանքը 25°C-ում:
Առաջադրանք # 1. Ազատ թթվածնի հետ փոխազդեցությունը հանգեցնում է բարձր թունավոր ազոտի երկօքսիդի ձևավորմանը //, չնայած այս ռեակցիան դանդաղ է ընթանում ֆիզիոլոգիական պայմաններում և ցածր կոնցենտրացիաներում էական դեր չի խաղում թունավոր բջիջների վնասման մեջ, սակայն, այնուամենայնիվ, պաթոգեն ազդեցությունները կտրուկ աճում են դրա հիպերարտադրությունը։ Որոշեք, թե քանի անգամ է ավելանում ազոտի օքսիդի (II) փոխազդեցության արագությունը թթվածնի հետ, երբ սկզբնական գազերի խառնուրդում ճնշումը կրկնապատկվում է, եթե ռեակցիայի արագությունը 
նկարագրված է հավասարմամբ 
?
Լուծում.
1. Ճնշման կրկնապատկումը համարժեք է համակենտրոնացման կրկնապատկմանը ( Հետ) և. Հետևաբար, փոխազդեցության տեմպերը, որոնք համապատասխանում են և կընդունեն զանգվածային գործողության օրենքին համապատասխան արտահայտությունները. 
և
Պատասխանել. Ռեակցիայի արագությունը կավելանա 8 անգամ:
Առաջադրանք # 2. Ենթադրվում է, որ քլորի (կանաչավուն գազ՝ սուր հոտով) կոնցենտրացիան օդում 25 ppm-ից ավելի վտանգավոր է կյանքի և առողջության համար, սակայն կան ապացույցներ, որ եթե հիվանդն ապաքինվել է այս գազով սուր ծանր թունավորումից, ապա մնացորդային ազդեցություններ չեն նկատվում: Որոշեք, թե ինչպես կփոխվի ռեակցիայի արագությունը. ընթանալով գազային փուլում, եթե ավելացել է 3 գործակցով. կոնցենտրացիան, կոնցենտրացիան, 3) ճնշումը //?
Լուծում.
1. Եթե նշենք կոնցենտրացիաները և համապատասխանաբար միջոցով և , ապա ռեակցիայի արագության արտահայտությունը կունենա հետևյալ ձևը.
2. Կոնցենտրացիաները 3 գործակցով ավելացնելուց հետո դրանք հավասար կլինեն և . Հետևաբար, ռեակցիայի արագության արտահայտությունը կունենա հետևյալ ձևը՝ 1) 
2)
3. Ճնշման բարձրացումը նույնքանով մեծացնում է գազային ռեակտիվների կոնցենտրացիան, հետեւաբար
4. Ռեակցիայի արագության աճը սկզբնականի նկատմամբ որոշվում է հարաբերակցությամբ, համապատասխանաբար՝ 1) 
, 2) 
, 3) 
.
Պատասխանել. Ռեակցիայի արագությունը կավելանա՝ 1), 2), 3) անգամ։
Առաջադրանք թիվ 3. Ինչպե՞ս է ելակետային նյութերի փոխազդեցության արագությունը փոխվում ջերմաստիճանի փոփոխության դեպքում, եթե ռեակցիայի ջերմաստիճանի գործակիցը 2,5 է:
Լուծում.
1. Ջերմաստիճանի գործակիցը ցույց է տալիս, թե ինչպես է փոխվում ռեակցիայի արագությունը յուրաքանչյուրի համար ջերմաստիճանի փոփոխությամբ (վանտ Հոֆի կանոն).
2. Եթե ջերմաստիճանի փոփոխությունը` , ապա հաշվի առնելով այն փաստը, որ , ստանում ենք. 
. Հետևաբար, .
3. Ըստ հակալոգարիթմների աղյուսակի՝ գտնում ենք.
Պատասխանել. Ջերմաստիճանի փոփոխությամբ (այսինքն՝ բարձրացմամբ) արագությունը կավելանա 67,7 անգամ։
Առաջադրանք թիվ 4. Հաշվե՛ք ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը՝ իմանալով, որ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ արագությունը մեծանում է 128 գործակցով։
Լուծում.
1. Քիմիական ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից արտահայտվում է Վան Հոֆի հիմնական կանոնով.
.Լուծելով հավասարումը , գտնում ենք՝ , . Հետևաբար, =2
Պատասխանել. =2.
Առաջադրանք թիվ 5. Ռեակցիաներից մեկի համար որոշվել են արագության երկու հաստատուն՝ 0,00670 և 0,06857: Որոշե՛ք նույն ռեակցիայի արագության հաստատունը ժամը .
Լուծում.
1. Ելնելով ռեակցիայի արագության հաստատունների երկու արժեքներից, օգտագործելով Arrhenius հավասարումը, մենք որոշում ենք ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան. 
. Այս դեպքի համար՝ այստեղից. 
Ջ/մոլ.
2. Հաշվեք ռեակցիայի արագության հաստատունը ժամը , օգտագործելով արագության հաստատունը ժամը և Արենիուսի հավասարումը հաշվարկներում. 
. Այս դեպքի համար և հաշվի առնելով, որ. 
, ստանում ենք. հետևաբար,
Պատասխանել.
Մշտական հաշվարկ քիմիական հավասարակշռությունև Լե Շատելիեի սկզբունքի համաձայն հավասարակշռության տեղաշարժի ուղղության որոշումը .
Առաջադրանք թիվ 6.Ածխածնի երկօքսիդը // ի տարբերություն ածխածնի երկօքսիդի // չի խախտում կենդանի օրգանիզմի ֆիզիոլոգիական գործառույթները և անատոմիական ամբողջականությունը, և դրանց խեղդող ազդեցությունը պայմանավորված է միայն բարձր կոնցենտրացիայի առկայությամբ և նվազմամբ: տոկոսըթթվածին օդում, որը դուք շնչում եք: Ինչին հավասար է ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատուն / /: 
ջերմաստիճանում արտահայտված՝ ա) ռեակտիվների մասնակի ճնշումներով. բ) դրանց մոլային կոնցենտրացիաները՝ իմանալով, որ հավասարակշռված խառնուրդի բաղադրությունը արտահայտված է ծավալային բաժիններով՝ , և , և համակարգում ընդհանուր ճնշումը Pa է:
Լուծում.
1. Մասնակի ճնշումգազը հավասար է խառնուրդի գազի ծավալային բաժնին բազմապատկած ընդհանուր ճնշմանը, ուստի.
2. Փոխարինելով այս արժեքները հավասարակշռության հաստատունի արտահայտության մեջ՝ մենք ստանում ենք.
3. և-ի միջև կապը հաստատվում է իդեալական գազերի Մենդելեև Կլապեյրոնի հավասարման հիման վրա և արտահայտվում է հավասարությամբ. Այս արձագանքի համար. Ապա. 
.
Պատասխանել. Պա. .
Առաջադրանք թիվ 7.Ո՞ր ուղղությամբ կփոխվի հավասարակշռությունը հետևյալ ռեակցիաներում.
3. 
;
ա) ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, բ) ճնշման նվազմամբ, գ) ջրածնի կոնցենտրացիայի ավելացմամբ.
Լուծում.
1. Համակարգում քիմիական հավասարակշռությունը հաստատվում է արտաքին պարամետրերի կայունությամբ (և այլն): Եթե այս պարամետրերը փոխվում են, ապա համակարգը դուրս է գալիս հավասարակշռության վիճակից և սկսում է գերակշռել ուղիղ (դեպի աջ) կամ հակառակ ռեակցիան (դեպի ձախ): Ազդեցություն տարբեր գործոններհավասարակշռության տեղաշարժի վրա արտացոլված է Լե Շատելիեի սկզբունքում.
2. Դիտարկենք քիմիական հավասարակշռության վրա ազդող բոլոր 3 գործոնների ազդեցությունը վերը նշված ռեակցիաների վրա:
ա) Ջերմաստիճանի բարձրացմամբ հավասարակշռությունը տեղափոխվում է դեպի էնդոթերմիկ ռեակցիա, այսինքն. ռեակցիա, որը տեղի է ունենում ջերմության կլանմամբ. 1-ին և 3-րդ ռեակցիաները էկզոթերմիկ են //, հետևաբար, ջերմաստիճանի բարձրացմամբ, հավասարակշռությունը կտեղափոխվի դեպի հակադարձ ռեակցիա, իսկ 2-րդ ռեակցիայում // - դեպի ուղիղ ռեակցիա:
բ) Երբ ճնշումը նվազում է, հավասարակշռությունը տեղափոխվում է գազերի մոլերի քանակի ավելացման ուղղությամբ, այսինքն. ավելի բարձր ճնշման նկատմամբ: 1-ին և 3-րդ ռեակցիաներում ձախ և ճիշտ մասերհավասարումները կլինեն նույն քանակությամբ գազերի մոլեր (2-2 և 1-1 համապատասխանաբար): Այսպիսով, ճնշման փոփոխությունը չի առաջացնիհավասարակշռության տեղաշարժեր համակարգում. 2-րդ ռեակցիայում ձախ կողմում կա 4 մոլ գազ, իսկ աջում՝ 2 մոլ, հետևաբար, քանի որ ճնշումը նվազում է, հավասարակշռությունը կտեղափոխվի դեպի հակառակ ռեակցիա։
մեջ) Ռեակցիայի բաղադրիչների կոնցենտրացիայի ավելացմամբ, հավասարակշռությունը տեղափոխվում է դեպի դրանց սպառումը: 1-ին ռեակցիայում ջրածինը գտնվում է արտադրանքի մեջ, և դրա կոնցենտրացիայի ավելացումը կուժեղացնի հակադարձ ռեակցիան, որի ընթացքում այն սպառվում է: 2-րդ և 3-րդ ռեակցիաներում ջրածինը սկզբնական նյութերից մեկն է, հետևաբար, դրա կոնցենտրացիայի ավելացումը հավասարակշռությունը տեղափոխում է դեպի ջրածնի սպառմամբ ընթացող ռեակցիան։
Պատասխանել.
ա) 1-ին և 3-րդ ռեակցիաներում ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում հավասարակշռությունը կտեղափոխվի ձախ, իսկ 2-րդ ռեակցիայի դեպքում՝ աջ:
բ) 1-ին և 3-րդ ռեակցիաների վրա ճնշման նվազումը չի ազդի, իսկ 2-րդ ռեակցիայի դեպքում հավասարակշռությունը կտեղափոխվի ձախ:
գ) 2-րդ և 3-րդ ռեակցիաներում ջերմաստիճանի բարձրացումը կհանգեցնի հավասարակշռության տեղաշարժի դեպի աջ, իսկ 1-ի ռեակցիայի՝ ձախ:
1.2. №№ իրավիճակային առաջադրանքներ 7-ից 21նյութը համախմբելու համար (կատարել արձանագրության նոթատետրում).
Առաջադրանք թիվ 8.Ինչպե՞ս կփոխվի մարմնում գլյուկոզայի օքսիդացման արագությունը ջերմաստիճանի նվազման դեպքում, եթե ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը 4 է:
Առաջադրանք թիվ 9.Օգտվելով վանտ Հոֆ մոտավոր կանոնից՝ հաշվարկե՛ք, թե որքանով է անհրաժեշտ ջերմաստիճանը բարձրացնել, որպեսզի ռեակցիայի արագությունը 80 անգամ ավելանա։ Վերցրեք արագության ջերմաստիճանի գործակիցը, որը հավասար է 3-ի:
Առաջադրանք թիվ 10.Ռեակցիան գործնականում դադարեցնելու համար օգտագործվում է ռեակցիայի խառնուրդի արագ սառեցում («ռեակցիայի սառեցում»): Որոշեք, թե ռեակցիայի արագությունը քանի անգամ կփոխվի, երբ ռեակցիայի խառնուրդը սառչում է 40-ից մինչև , եթե ռեակցիայի ջերմաստիճանի գործակիցը 2,7 է:
Առաջադրանք թիվ 11.Որոշ ուռուցքների բուժման համար օգտագործվող իզոտոպի կիսամյակը կազմում է 8,1 օր: Քանի՞ ժամից հետո հիվանդի օրգանիզմում ռադիոակտիվ յոդի պարունակությունը կնվազի 5 անգամ.
Առաջադրանք թիվ 12.Որոշ սինթետիկ հորմոնի (դեղագործական) հիդրոլիզը առաջին կարգի ռեակցիա է, որի արագությունը հաստատուն է 0,25 (): Ինչպե՞ս կփոխվի այս հորմոնի կոնցենտրացիան 2 ամսից հետո:
Առաջադրանք թիվ 13.Ռադիոակտիվ նյութերի կես կյանքը 5600 տարի է: Կենդանի օրգանիզմում նյութափոխանակության շնորհիվ պահպանվում է մշտական քանակություն։ Մամոնտի մնացորդներում բովանդակությունը բնօրինակից էր։ Ե՞րբ է ապրել մամոնտը:
Առաջադրանք թիվ 14.Միջատների (միջատների դեմ պայքարի համար օգտագործվող թունաքիմիկատների) կիսամյակը 6 ամիս է։ Դրա որոշակի քանակությունը մտել է ջրամբար, որտեղ հաստատվել է մոլ/լ կոնցենտրացիան։ Որքա՞ն ժամանակ է պահանջվում, որ միջատասպանի կոնցենտրացիան իջնի մինչև մոլ/լ մակարդակ:
Առաջադրանք թիվ 15.Ճարպերն ու ածխաջրերը նկատելի արագությամբ օքսիդանում են 450 - 500 ° ջերմաստիճանում, իսկ կենդանի օրգանիզմներում՝ 36 - 40 ° ջերմաստիճանում։ Ինչո՞վ է պայմանավորված օքսիդացման համար անհրաժեշտ ջերմաստիճանի կտրուկ նվազումը.
Առաջադրանք թիվ 16.Ջրածնի պերօքսիդը քայքայվում է ջրային լուծույթներթթվածնի և ջրի համար: Ռեակցիան արագացնում է ինչպես անօրգանական կատալիզատորը (իոնը), այնպես էլ կենսաօրգանականը (կատալազ ֆերմենտը): Ռեակցիայի ակտիվացման էներգիան կատալիզատորի բացակայության դեպքում 75,4 կՋ/մոլ է։ Իոնը նվազեցնում է այն մինչև 42 կՋ/մոլ, իսկ կատալազ ֆերմենտը նվազեցնում է մինչև 2 կՋ/մոլ։ Հաշվել ռեակցիաների արագությունների հարաբերակցությունը կատալիզատորի բացակայության դեպքում կատալազի առկայության դեպքում: Ի՞նչ եզրակացություն կարելի է անել ֆերմենտի ակտիվության վերաբերյալ: Ռեակցիան ընթանում է 27 °C ջերմաստիճանում։
Առաջադրանք թիվ 17Պենիցիլինի տարրալուծման արագության հաստատունը walkie-talkie-ում 
Ջ/մոլ.
1.3. թեստի հարցեր
1. Բացատրի՛ր, թե ինչ են նշանակում տերմինները՝ ռեակցիայի արագություն, արագության հաստատուն:
2. Ինչպե՞ս է արտահայտվում քիմիական ռեակցիաների միջին և իրական արագությունը:
3. Ինչու՞ իմաստ ունի քիմիական ռեակցիաների արագության մասին խոսել միայն ժամանակի որոշակի պահի համար:
4. Ձևակերպել շրջելի և անշրջելի ռեակցիաների սահմանումը:
5. Սահմանեք զանգվածային գործողության օրենքը: Արդյո՞ք այս օրենքը արտահայտող հավասարումը արտացոլում է ռեակցիայի արագության կախվածությունը ռեակտիվների բնույթից:
6. Ինչպե՞ս է ռեակցիայի արագությունը կախված ջերմաստիճանից: Ո՞րն է ակտիվացման էներգիան: Որոնք են ակտիվ մոլեկուլները:
7. Ո՞ր գործոններն են որոշում համասեռ և տարասեռ ռեակցիայի արագությունը: Բերեք օրինակներ։
8. Ո՞րն է քիմիական ռեակցիաների հերթականությունը և մոլեկուլյարությունը: Ո՞ր դեպքերում չեն համընկնում:
9. Ո՞ր նյութերն են կոչվում կատալիզատորներ: Ո՞րն է կատալիզատորի արագացման մեխանիզմը:
10. Ո՞րն է «կատալիզատորի թունավորում» հասկացությունը: Ո՞ր նյութերն են կոչվում ինհիբիտորներ:
11. Ի՞նչ է կոչվում քիմիական հավասարակշռություն: Ինչու է այն կոչվում դինամիկ: Ռեակտիվների ո՞ր կոնցենտրացիաներն են կոչվում հավասարակշռություն:
12. Ի՞նչ է կոչվում քիմիական հավասարակշռության հաստատուն: Արդյո՞ք դա կախված է արձագանքող նյութերի բնույթից, դրանց կոնցենտրացիայից, ջերմաստիճանից, ճնշումից: Որո՞նք են տարասեռ համակարգերում հավասարակշռության հաստատունի մաթեմատիկական նշումի առանձնահատկությունները:
13. Ինչպիսի՞ն է դեղերի ֆարմակոկինետիկան:
14. Օրգանիզմում դեղամիջոցի հետ տեղի ունեցող գործընթացները քանակապես բնութագրվում են մի շարք ֆարմակոկինետիկ պարամետրերով։ Տվեք հիմնականները.
