Химические реакции и влияние катализатора на их скорость

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области

«ВЕРХНЕСАЛДИНСКИЙ АВИАМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

(ГАПОУ СО «ВСАМТ»)

РЕФЕРАТ

Химические реакции и влияние катализатора на их скорость

Выполнил: Зуев Михаил,

ТМ-101(01)

Проверил: Колбина Е. Н.

г. В. Салда

2015-2016 уч.г.

Содержание

Введение

1. Понятие о химических реакциях

2. Классификация химических реакций по различным признакам

3. Скорость химической реакции и действие катализаторов

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Вещества, взаимодействуя друг с другом, подвергаются различным изменениям и превращениям. Например, бериллий взаимодействуя с кислородом воздуха при температуре свыше 500о С, превращается в оксид бериллия; уголь, сгорая, образует углекислый газ, и т.п.

Явления, при которых одни вещества превращаются в другие, отличающиеся от исходных составом и свойствами, и при этом не происходит изменения состава ядер атомов, называются химическими.

Окисление на воздухе, горение, получение металлов из руд, ржавление железа - все это химические явления. Иначе их называют химическими превращениями, химическими реакциями или химическими взаимодействиями.

Целью данной работы является изучение особенностей химических реакций и их классификацию.

1. Понятие о химических реакциях

Химические свойства веществ выявляются в разнообразных химических реакциях. Превращения веществ, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения и называются химическими реакциями .

Часто встречается и такое определение: химической реакцией называется процесс превращения исходных веществ (реагентов) в конечные вещества (продукты).

Реагенты - вещества, вступающие в химическую реакцию.

Продукты - вещества, образующиеся в результате химической реакции.

Реагенты > Продукты

Химическая реакция -- это такое изменение веществ, при котором разрываются старые и образуются новые химические связи между частицами (атомами, ионами), из которых построены вещества.

«Движущая сила» реакции зависит не только от природы реагентов и образующихся веществ (их состава, строения), но и от концентрации веществ, температуры, давления, влияния растворителей, соединений, способных образовывать комплексы с реагентами и продуктами.

Химические реакции всегда сопровождаются физическими эффектами - поглощением или выделением теплоты, изменениями агрегатного состояния и окраски веществ; по наличию этих эффектов часто судят о протекании реакций (рис.1).

Рисунок 1 - Признаки химических реакций

Химические реакции следует отличать от физических процессов , изменяющих только внешнюю форму или агрегатное состояние вещества (но не его состав). Условия, которые должны выполняться, чтобы произошла химическая реакция:

1. Необходимо, чтобы реагирующие вещества соприкоснулись и чем больше площадь их соприкосновения, тем быстрее произойдет химическая реакция.

2. Некоторые реакции идут без нагревания, для некоторых реакций оно необходимо.

3. Некоторые реакции протекают под действием электрического тока и света

Химические уравнения могут содержать дополнительные сведения об особенностях протекания реакции. Если химическая реакция протекает под влиянием внешних воздействий (температура, давление, излучение и т.д.), это указывается соответствующим символом, как правило, над (или «под») знаком равенства. В уравнениях реакций с участием органических соединений (органических реакциях) знак равенства заменяется стрелкой (т.к. символ равенства "=" совпадает с символом двойной связи):

CH4 + Cl2  CH3 Cl + HCl

CH2 =CH2 + Br2  CH2 Br-CH2 Br

В левой части уравнения пишутся формулы исходных веществ (реагентов), в правой части - веществ, получаемых в результате протекания химической реакции (продуктов реакции, конечных веществ). Знак равенства, связывающий левую и правую часть, указывает, что общее количество атомов веществ, участвующих в реакции, остается постоянным. Это достигается расстановкой перед формулами целочисленных стехиометрических коэффициентов, показывающих количественные соотношения между реагентами и продуктами реакции.

Химические реакции весьма разнообразны, вследствие этого возникает необходимость в их классификации, что мы и рассмотрим в следующей главе.

2. Классификация химических реакций по различным признакам

Разнообразие химических реакций, количество которых не поддается подсчетам, невозможно охватить единой универсальной классификацией, поэтому их разделяют по определенным общим признакам. Под любой из таких признаков могут быть отнесены реакции, как между неорганическими, так и между органическими веществами.

I. По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции:

1) Реакции соединения - это реакции, в ходе которых из двух или нескольких веществ образуется одно вещество более сложного состава. Реакции соединения простых веществ всегда являются окислительно-восстановительными реакциями. В реакциях соединения могут участвовать и сложные вещества. химический реакция катализатор

2) Реакции разложения - реакции, при протекании которых из одного сложного вещества образуются два или несколько более простых веществ. Продуктами разложения исходного вещества могут быть как простые, так и сложные вещества. Реакции разложения обычно протекают при нагревании веществ и являются эндотермическими реакциями. Как и реакции соединения, реакции разложения могут протекать с изменением или без изменения степеней окисления элементов;

3) Реакции замещения - это реакции между простыми и сложными веществами, при протекании которых атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в молекуле сложного вещества. В результате реакции замещения образуются новое простое и новое сложное вещество. Эти реакции почти всегда являются окислительно-восстановительными реакциями. 

4) Реакции обмена - это реакции между двумя сложными веществами, молекулы которых обмениваются своими составными частями. Реакции обмена всегда протекают без переноса электронов, т. е. не являются окислительно-восстановительными реакциями. В результате реакций обмена обычно образуются: осадок, газ, слабый, электролит (вода).

II. По признаку изменения степени окисления 

1) Реакции, которые идут без изменения степени окисления - реакции нейтрализации.

III. В зависимости от присутствия катализатора

1) Некаталитические (идут без присутствия катализатора)

2) Каталитические (идут с присутствием катализатора) 

IV. По признаку теплового эффекта

1) Экзотермические (с выделением теплоты)

2) Эндотермические (с поглощением теплоты)

V. По признаку обратимости

1) Необратимые (протекают только в одном направлении)

2) Обратимые (протекающие одновременно в прямом и обратном направлении)

VI. По признаку однородности

1) Гомогенные (протекающие в однородной системе)

2) Гетерогенные (протекающие в неоднородной системе).

3.Скорость химических реакций и действие катализаторов

Скорость химической реакции 

определяется количеством вещества, прореагировавшего в единицу времени в единице объема. Если при постоянных объеме и температуре концентрация одного из реагирующих веществ уменьшилась от с₁ до с₂ за определенный промежуток времени от t₁ до t₂, то скорость химической реакции равна:

v= - (c₂ - c₁ ) / (t₂ - t₁ )=?c/?t,

Скорость химической реакции зависит:

1. От природы реагирующих веществ;

2. От условий, в которых она протекает (концентрация, температура, наличие катализатора).

Природа химических реагентов оказывает ключевое влияние на скорости реакций. Количественная зависимость между скоростью реакции и молярной концентрацией реагирующих веществ описывается основным законом химической кинетики - законом действующих масс.

Закон действующих масс: скорость химической реакции при постоянной температуре пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. 

aA + bB +… > cC + dD +….

В соответствии с законом скорость химической реакции может быть представлена в следующем виде:

v= k[A]^vA[B]^vB,

где k - коэффициент, не зависящий от концентрации, называется константой скорости реакции, v_A и v_B - постоянные числа - показатели порядка скорости реакции по реагентам А и В. Сумма v_A + v_B = v называется суммарным (общим) порядком реакции.

Для сложных реакций показатели порядка реакции не равны стехиометрическим коэффициентам и определяются только экспериментально.

Такая зависимость справедлива для газов и жидкостей (гомогенные системы). Для гетерогенной реакции (с участием твердых веществ) скорость реакции зависит еще и от величины поверхности соприкосновения между реагирующими веществами. Любое увеличение площади поверхности приводит к увеличению скорости реакции.

Влияние катализаторов на скорость химической реакции.

Катализатор - вещество, изменяющее скорость химической реакции, но остающееся неизменным после того, как химическая реакция заканчивается.

Влияние катализаторов на скорости реакций называется катализом. Когда реагенты и катализатор находятся в одном агрегатном состоянии, то речь идет о гомогенном катализе. При гетерогенном катализе реагенты и катализатор находятся в разных агрегатных состояниях (обычно, катализатор - в твердом, а реагенты - в жидком или газообразном).

Механизм действия катализаторов (упрощенный).

В ходе катализируемой химической реакции происходит образование промежуточных продуктов (образование связи между катализатором и реагирующим веществом). Реакция без катализатора идет очень медленно, а при добавлении катализатора К, о реагирует с одним из исходных веществ (например, с А), образуя очень непрочное и реакционноспособное промежуточное соединение АК. Это промежуточное соединение реагирует с другим исходным веществом В, образуя конечный продукт АВ и катализатор выходит в первоначальном виде:

АК + В = АВ + К.

Катализатор может участвовать в реакции бесконечное число раз. Но следует учесть, что в реакциях могут присутствовать соединения, понижающие активность катализатора. Такие вещества называется каталитическими ядами, а сам процесс - отравлением.

Заключение

Вещества, взаимодействуя друг с другом, подвергаются различным изменениям и превращениям.

Химическая реакция -это превращение одного или нескольких исходных веществ (реагентов) в отличающиеся от них по химическому составу или строению вещества (продукты реакции).

В отличие от ядерных реакций, при химических реакциях ядра атомов не меняются, в частности не изменяется их общее число, изотопный состав химических элементов, при этом происходит перераспределение электронов и ядер и образуются новые химические вещества.

Химические реакции могут сопровождаться выделением тепла, испусканием света, изменением агрегатного состояния веществ, появлением запаха, образованием газа и т.п.

Для описания химических реакций используют химические уравнения, в левой части которых указывают исходные вещества, в правой - продукты.

Обе части уравнения соединены знаком равенства (в этом случае кол-во атомов хим. элементов справа и слева должно быть уравнено с помощью стехиометрического коэффициента, стрелкой (в случае необратимых хим. превращений) или прямой и обратной стрелками (для обратимых реакций).

Химические реакции могут осуществляться как один элементарный акт (стадия) (простые реакции) или через последовательность отдельных стадий (сложные реакции), составляющих в совокупности механизм реакции.

Список литературы

1. Ресурсы Интернет:

1.1 http://chem.km.ru - «Мир Химии»

1.2 http://chemi.org.ru - «Пособие для абитуриентов. Химия»

1.3 http://hemi.wallst.ru - «Альтернативный учебник по химии для 8-11 классов»

2. «Руководство по химии. Поступающим в ВУЗы» - Э.Т. Оганесян, М. 1991г.

3. Большой Энциклопедический Словарь. Химия» - М. 1998г.

Размещено на Allbest.ru