عادة ما تتميز الزيادة في معدل التفاعل مع زيادة درجة الحرارة بمعامل درجة حرارة معدل التفاعل، وهو رقم يوضح عدد المرات التي يزيد فيها معدل تفاعل معين عندما تزيد درجة حرارة النظام بمقدار 10 درجات مئوية. معامل درجة الحرارة ردود فعل مختلفةمختلف. في درجات الحرارة العاديةوتتراوح قيمته بالنسبة لمعظم ردود الفعل من 2...4.
يتم تحديد معامل درجة الحرارة وفقا لما يسمى بقاعدة فانت هوف والتي يتم التعبير عنها رياضيا بالمعادلة
الخامس 2 /الخامس 1 = ز ( ت 2 - ت 1)/10 ,
أين الخامس 1 و الخامس 2 – معدلات التفاعل عند درجات الحرارة ت 1 و ت 2 ; g هو معامل درجة حرارة التفاعل.
على سبيل المثال، إذا كانت g = 2، فمتى ت 2 - ت 1 = 50 درجة مئوية الخامس 2 /الخامس 1 = 2 5 = 32، أي. تسارع التفاعل 32 مرة، وهذا التسارع لا يعتمد بأي شكل من الأشكال على القيم المطلقة ت 1 و ت 2، ولكن فقط على اختلافهم.
طاقة التفعيل, الفرق بين قيم متوسط طاقة الجزيئات (الجزيئات، الجذور، الأيونات، الخ) الداخلة في الفعل الأولي تفاعل كيميائيومتوسط الطاقة لجميع الجسيمات في النظام المتفاعل. للتفاعلات الكيميائية المختلفة E. أ. يختلف على نطاق واسع - من عدة إلى ~ 10 ي / موللنفس التفاعل الكيميائي، قيمة E. a. تعتمد على نوع وظائف التوزيع للجزيئات حسب طاقات حركتها الانتقالية ودرجات الحرية الداخلية (إلكترونية، ذبذبية، دورانية). كقيمة إحصائية لـ E. a. يجب تمييزها عن طاقة العتبة، أو حاجز الطاقة، وهي الحد الأدنى من الطاقة التي يجب أن يمتلكها زوج واحد من الجسيمات المتصادمة لحدوث تفاعل أولي معين.
معادلة ارهينيوس، اعتماد درجة الحرارة على معدل ثابت لالكيمياء الابتدائية تفاعلات:
حيث A هو العامل الأسي المسبق (يتزامن البعد مع البعد k)، ه أ- طاقة التنشيط وعادة ما تكون إيجابية. القيم، T- القيمة المطلقة. درجة الحرارة، ثابت ك-بولتزمان. من المعتاد أن تعطي ه أليس لكل جزيء. وبواسطة عدد الجزيئات ن أ= 6.02*10 23 (ثابت أفوجادرو) ويعبر عنه بـ kJ/mol؛ في هذه الحالات في معادلة أرينيوس القيمة كاستبدالها بثابت الغاز ر.رسم بياني لـ 1nk مقابل 1 /كيلو طن(مؤامرة أرهينيوس) - خط مستقيم يتم تحديد ميله السلبي بواسطة طاقة التنشيط ه أويتميز بشكل إيجابي. اعتماد درجات الحرارة ل.
عامل حفاز - مادة كيميائية، الذي يسرع التفاعل، ولكنه ليس جزءًا من منتجات التفاعل. كمية المحفز، على عكس الكواشف الأخرى، لا تتغير بعد التفاعل. من المهم أن نفهم أن هناك محفزًا يشارك في التفاعل. من خلال توفير مسار أسرع للتفاعل، يتفاعل المحفز مع المادة الأولية، ويخضع الوسيط الناتج للتحولات ويتم تقسيمه في النهاية إلى المنتج والمحفز. ثم يتفاعل المحفز مرة أخرى مع المادة الأولية، وتتكرر هذه الدورة الحفزية (حتى مليون مرة) [ مصدر؟] مكرر.
وتنقسم المحفزات إلى متجانسو غير متجانسة. يكون المحفز المتجانس في نفس الطور مع المواد المتفاعلة، ويشكل المحفز غير المتجانس مرحلة مستقلة، مفصولة بواجهة من الطور الذي توجد فيه المواد المتفاعلة. المحفزات المتجانسة النموذجية هي الأحماض والقواعد. تستخدم المعادن وأكاسيدها وكبريتيداتها كمحفزات غير متجانسة.
يمكن أن تحدث تفاعلات من نفس النوع مع كل من المحفزات المتجانسة وغير المتجانسة. وهكذا، جنبا إلى جنب مع المحاليل الحمضية، يتم استخدام الصلبة Al 2 O 3، TiO 2، ThO 2، الألومينوسيليكات والزيوليتات ذات الخصائص الحمضية. محفزات غير متجانسة ذات خصائص أساسية: CaO، BaO، MgO.
تتمتع المحفزات غير المتجانسة، كقاعدة عامة، بسطح متطور للغاية، حيث يتم توزيعها على مادة حاملة خاملة (هلام السيليكا، وأكسيد الألومنيوم، كربون مفعلوإلخ.).
لكل نوع من التفاعلات، تكون بعض المحفزات فقط فعالة. بالإضافة إلى تلك التي سبق ذكرها حمض قاعدة، هناك محفزات الأكسدة والاختزال; وتتميز بوجود المعدن الانتقالي أو مركبه (Co +3, V 2 O 5 + MoO 3). في هذه الحالة، يتم إجراء التحفيز عن طريق تغيير حالة الأكسدة للمعدن الانتقالي.
نظام التشتت- هذه تكوينات من مرحلتين (أجسام) أو أكثر غير قابلة للامتزاج كليًا أو عمليًا ولا تتفاعل كيميائيًا مع بعضها البعض. أول المواد ( المرحلة متفرقة) موزعة بدقة في الثانية ( وسط التشتت). إذا كانت هناك عدة مراحل، فيمكن فصلها عن بعضها البعض جسديا(الطرد المركزي، منفصل، الخ).
الأنظمة المشتتة عادةً هي محاليل غروانية أو محلول غرواني. تشتمل الأنظمة المشتتة أيضًا على حالة الوسط المشتت الصلب الذي يوجد فيه الطور المشتت.
معظم التصنيف العامتعتمد أنظمة التفريق على الاختلاف في حالة التجميعتشتت المتوسطة ومرحلة مشتتة. مجموعات من ثلاثة أنواع من حالة التجميع تجعل من الممكن التمييز بين تسعة أنواع من الأنظمة المشتتة. للإيجاز، يتم الإشارة إليها عادةً بكسر، يشير بسطه إلى المرحلة المشتتة، ويشير المقام إلى وسط التشتت، على سبيل المثال، بالنسبة لنظام "الغاز في السائل" يتم قبول التعيين G/L.
المحاليل الغروية. تتميز الحالة الغروية بالعديد من المواد إذا كان حجم جزيئاتها يتراوح من 1 إلى 500 نانومتر. ومن السهل إظهار أن السطح الإجمالي لهذه الجسيمات هائل. إذا افترضنا أن الجسيمات لها شكل كرة يبلغ قطرها 10 نانومتر، فإن الحجم الإجمالي لهذه الجسيمات حبيبات 1 سم 3 سيكون لديهم
مساحة السطح حوالي 10 م2. كما ذكرنا سابقًا، تتميز الطبقة السطحية بالطاقة السطحية والقدرة على امتصاص جزيئات معينة، بما في ذلك الأيونات
من الحل. ميزة مميزةالجسيمات الغروية هي وجود شحنة على سطحها بسبب الامتزاز الانتقائي للأيونات. الجسيمات الغروية لها بنية معقدة. ويشمل النواة، والأيونات الممتزة، والأيونات المضادة والمذيبات. هناك مجفف بالتجميد (دليل.
الغرويات المحبة للكوروفيليك، حيث يتفاعل المذيب مع نواة الجسيمات، والغرويات متعددة الكرهة (الكارهة للماء)، حيث لا يتفاعل المذيب مع النوى
حبيبات. يتم تضمين المذيب في تركيبة الجزيئات الكارهة للماء فقط كقشرة مذيبة من الأيونات الممتزة أو في وجود مثبتات (مواد خافضة للتوتر السطحي) تحتوي على أجزاء كارهة للشعر ومجففة بالتجميد.
وفيما يلي بعض الأمثلة على الجسيمات الغروية:
كيف. يمكن ملاحظة أن اللب يتكون من مجموعة محايدة كهربائيًا من الجسيمات مع أيونات ممتصة من العناصر التي تشكل اللب (في هذه الأمثلة، أيونات Ag +، HS-، Fe 3+). بالإضافة إلى النواة، يحتوي الجسيم الغروي على مضادات وجزيئات مذيبة. تشكل الأيونات الممتزة والأيونات المضادة مع المذيب طبقة ممتزة. الشحنة الإجمالية للجسيم تساوي الفرق في شحنات الأيونات الممتصة والأيونات المضادة. توجد حول الجزيئات طبقات من الأيونات منتشرة، شحنتها تساوي شحنة الجسيم الغروي. تشكل الجسيمات الغروية والطبقات المنتشرة مذيلة محايدة كهربائيًا
بنية خيطية(ضئيل من اللات. ميكا- الجسيمات والحبوب) - الجزيئات الموجودة الأنظمة الغروية، تتكون من نواة صغيرة جدًا، غير قابلة للذوبان في وسط معين، ومحاطة بقشرة تثبيت من الأيونات الممتزة وجزيئات المذيبات. على سبيل المثال، تحتوي مذيلة كبريتيد الزرنيخ على البنية التالية:
((كما 2 S 3) م nHS − (n-x)H + ) س-س ح +
متوسط الحجمالمذيلات من 10 −5 إلى 10 −7 سم.
تجلط الدم- فصل المحلول الغروي إلى مرحلتين - كتلة مذيبة وهلامية، أو سماكة المحلول نتيجة تضخم جزيئات المادة المذابة
التبيبت هي عملية تحويل الرواسب الغروية أو الهلام إلى محلول غرواني تحت تأثير سائل أو مواد مضافة إليه والتي يتم امتصاصها جيدًا بواسطة الرواسب أو الهلام، وتسمى في هذه الحالة الببتيزرز (على سبيل المثال، تسميد الدهون تحت تأثير الصفراء).
الببتزة – فصل مجاميع جزيئات الهلام (الهلام) أو الرواسب السائبة تحت تأثير مواد معينة – الببتيزات بعد التخثر المحاليل الغروية. نتيجة للتبيبتيشن، تصبح الرواسب (أو الهلام) معلقة.
حلول،أنظمة أحادية الطور تتكون من مكونين أو أكثر. وفقا لحالة التجميع، يمكن أن تكون المحاليل صلبة أو سائلة أو غازية.
الذوبان، قدرة المادة على تكوين مخاليط متجانسة مع مادة أخرى (أو مواد) مع توزيع متناثر للمكونات (انظر الحلول). عادةً ما يكون المذيب عبارة عن مادة شكل نقيموجود في نفس حالة التجميع مثل الحل الناتج. إذا كانت كلتا المادتين قبل الذوبان في نفس حالة التجميع، فإن المذيب يعتبر هو المادة الموجودة في الخليط بكمية أكبر بكثير.
يتم تحديد الذوبان من خلال التقارب الفيزيائي والكيميائي لجزيئات المذيب والمذاب، ونسبة الطاقة وتفاعل المكونات المتجانسة والمختلفة للمحلول. كقاعدة عامة، المركبات الفيزيائية المتشابهة قابلة للذوبان بدرجة عالية في بعضها البعض. والكيمياء. خصائص المادة (القاعدة التجريبية "المثل يذوب في مثل"). على وجه الخصوص، المواد التي تتكون من جزيئات قطبية والمواد ذات الروابط الأيونية تكون قابلة للذوبان بشكل جيد. في المذيبات القطبية (الماء، الإيثانول، الأمونيا السائلة)، والمواد غير القطبية قابلة للذوبان بشكل جيد. في المذيبات غير القطبية (البنزين، ثاني كبريتيد الكربون).
تعتمد ذوبان مادة معينة على درجة الحرارة والضغط المناسب المبدأ العامتغيير التوازن (انظر مبدأ لو شاتيليه-براون). يحدد تركيز المحلول المشبع في ظل ظروف معينة عدديًا R. لمادة ما في مذيب معين ويسمى أيضًا. الذوبان. تحتوي المحاليل المفرطة التشبع على كمية أكبر من المادة المذابة مما يتوافق مع ذوبانها؛ ويعود وجود المحاليل المفرطة التشبع إلى الحركية. صعوبات التبلور (انظر أصل مرحلة جديدة). لتوصيف قابلية ذوبان المواد ضعيفة الذوبان، يتم استخدام منتج أنشطة PA (للحلول القريبة في خصائصها من المثالية - منتج الذوبان PR).
يزداد معدل التفاعل الكيميائي مع زيادة درجة الحرارة. يمكنك تقدير الزيادة في معدل التفاعل مع درجة الحرارة باستخدام قاعدة فانت هوف. وفقًا للقاعدة، فإن زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات يزيد من ثابت معدل التفاعل بمقدار 2-4 مرات:
لا تنطبق هذه القاعدة متى درجات حرارة عالية، عندما يكون المعدل ثابتًا تقريبًا لا يتغير مع درجة الحرارة.
تسمح لك قاعدة Van't Hoff بتحديد مدة صلاحية الدواء بسرعة. زيادة درجة الحرارة تزيد من معدل تحلل الدواء. وهذا يقلل من الوقت المستغرق لتحديد مدة صلاحية الدواء.
تتمثل الطريقة في حفظ الأدوية عند درجة حرارة مرتفعة T لفترة زمنية معينة، ويتم العثور على كمية الدواء المتحلل m وإعادة حسابها إلى درجة حرارة تخزين قياسية تبلغ 298 كلفن. بالنظر إلى أن عملية تحلل الدواء هي تفاعل من الدرجة الأولى، يتم التعبير عن المعدل عند درجة الحرارة المحددة T وT = 298 K:
باعتبار أن كتلة الدواء المتحلل هي نفسها في ظروف التخزين القياسية والحقيقية، يمكن التعبير عن معدل التحلل على النحو التالي:
بأخذ T=298+10n، حيث n = 1,2,3…,
يتم الحصول على التعبير النهائي للمدة الصلاحية للدواء في ظل الظروف القياسية 298K:
نظرية الاصطدامات النشطة. طاقة التفعيل. معادلة ارهينيوس. العلاقة بين معدل التفاعل وطاقة التنشيط.
تم صياغة نظرية الاصطدامات النشطة بواسطة س. أرهينيوس في عام 1889. تقوم هذه النظرية على فكرة أنه لكي يحدث تفاعل كيميائي، فإن التصادمات بين جزيئات المواد البادئة ضرورية، ويتم تحديد عدد التصادمات من خلال شدة الحركة الحرارية للجزيئات، أي. يعتمد على درجة الحرارة. لكن ليس كل تصادم للجزيئات يؤدي إلى تحول كيميائي: فقط الاصطدام النشط هو الذي يؤدي إليه.
الاصطدامات النشطة هي تصادمات تحدث، على سبيل المثال، بين الجزيئات A وB بكمية كبيرة من الطاقة. يُطلق على الحد الأدنى من الطاقة التي يجب أن تمتلكها جزيئات المواد الأولية حتى يكون تصادمها نشطًا حاجز الطاقة للتفاعل.
طاقة التنشيط هي الطاقة الزائدة التي يمكن نقلها أو نقلها إلى مول واحد من المادة.
تؤثر طاقة التنشيط بشكل كبير على قيمة ثابت معدل التفاعل واعتماده على درجة الحرارة: كلما زاد Ea، قل ثابت المعدل وزاد تأثير التغير في درجة الحرارة عليه.
يرتبط ثابت معدل التفاعل بطاقة التنشيط بعلاقة معقدة تصفها معادلة أرهينيوس:
ك = Aе – Ea / RT، حيث A هو عامل ما قبل الأسي؛ Eа هي طاقة التنشيط، R هو ثابت الغاز العالمي الذي يساوي 8.31 جول/مول؛ ت - درجة الحرارة المطلقة;
القاعدة الإلكترونية للوغاريتمات الطبيعية.
ومع ذلك، فإن ثوابت معدل التفاعل المرصودة عادة ما تكون أصغر بكثير من تلك المحسوبة من معادلة أرينيوس. ولذلك يتم تعديل معادلة ثابت معدل التفاعل على النحو التالي:
(ناقص قبل كل الكسور)
يؤدي المضاعف إلى اختلاف اعتماد درجة الحرارة للمعدل الثابت عن معادلة أرينيوس. بما أن طاقة التنشيط أرهينيوس يتم حسابها على أنها ميل الاعتماد اللوغاريتمي لمعدل التفاعل على درجة الحرارة العكسية، فإننا نفعل الشيء نفسه مع المعادلة ، نحن نحصل:
ملامح ردود الفعل غير المتجانسة. معدل التفاعلات غير المتجانسة والعوامل المحددة لها. المناطق الحركية والانتشارية للعمليات غير المتجانسة. أمثلة على ردود الفعل غير المتجانسة التي تهم الصيدلة.
التفاعلات غير المتجانسة، الكيمياء. التفاعلات التي تنطوي على مواد في التحلل. المراحل وتشكيل نظام غير متجانس بشكل جماعي. التفاعلات غير المتجانسة النموذجية: حرارية. تحلل الأملاح مع تكوين المنتجات الغازية والصلبة (على سبيل المثال، CaCO3 -> CaO + CO2)، اختزال أكاسيد المعادن بالهيدروجين أو الكربون (على سبيل المثال، PbO + C -> Pb + CO)، إذابة المعادن في الأحماض (على سبيل المثال، Zn + + H2SO4 -> ZnSO4 + H2)، التفاعل. الكواشف الصلبة (A12O3 + NiO -> NiAl2O4). تشتمل فئة خاصة على تفاعلات تحفيزية غير متجانسة تحدث على سطح المحفز؛ وفي هذه الحالة، قد لا تكون الكواشف والمنتجات موجودة مراحل مختلفة. الاتجاه، أثناء التفاعل N2 + + ZH2 -> 2NH3 الذي يحدث على سطح محفز الحديد، تكون المواد المتفاعلة ومنتج التفاعل في الطور الغازي ويشكلان نظامًا متجانسًا.
ترجع ميزات التفاعلات غير المتجانسة إلى مشاركة المراحل المكثفة فيها. وهذا يجعل خلط الكواشف والمنتجات ونقلها أمرًا صعبًا؛ من الممكن تفعيل جزيئات الكاشف في الواجهة. يتم تحديد حركية أي تفاعل غير متجانس من خلال سرعة المادة الكيميائية نفسها. التحولات، وعن طريق عمليات النقل (الانتشار) اللازمة لتجديد استهلاك المواد المتفاعلة وإزالة منتجات التفاعل من منطقة التفاعل. في حالة عدم وجود عوائق الانتشار، يتناسب معدل التفاعل غير المتجانس مع حجم منطقة التفاعل؛ هذا هو معدل التفاعل المحدد المحسوب لكل وحدة سطح (أو حجم) التفاعل. المناطق، لا تتغير مع مرور الوقت؛ لردود الفعل البسيطة (خطوة واحدة) قد يكون كذلك يتم تحديدها على أساس قانون الكتلة بالنيابة. لا يسري هذا القانون إذا كان انتشار المواد أبطأ من انتشار المادة الكيميائية. يصرف؛ في هذه الحالة، يتم وصف المعدل الملاحظ للتفاعل غير المتجانس بواسطة معادلات حركية الانتشار.
معدل التفاعل غير المتجانس هو كمية المادة التي تتفاعل أو تتشكل أثناء التفاعل لكل وحدة زمنية لكل وحدة مساحة سطحية للطور.
العوامل المؤثرة على سرعة التفاعل الكيميائي:
طبيعة المواد المتفاعلة
تركيز الكاشف،
درجة حرارة،
وجود محفز.
Vheterogen = Δп(S Δt)، حيث Vheterog هو معدل التفاعل في نظام غير متجانس؛ n هو عدد مولات أي من المواد الناتجة عن التفاعل؛ V هو حجم النظام. ر - الوقت؛ S هي مساحة سطح الطور الذي يحدث فيه التفاعل؛ Δ - علامة الزيادة (Δp = p2 - p1؛ Δt = t2 - t1).
يعتمد معدل التفاعل الكيميائي على درجة الحرارة، فكلما زادت درجة الحرارة زاد معدل التفاعل. أظهر العالم الهولندي فانت هوف أنه مع زيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجات، يزيد معدل معظم التفاعلات بمقدار 2-4 مرات؛
VT 2 = VT 1 *y (T2-T1)/10
حيث VT 2 وVT 1 هما معدلا التفاعل عند درجات الحرارة T 2 وT 1؛ y هو معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل، والذي يوضح عدد المرات التي يزيد فيها معدل التفاعل عندما تزيد درجة الحرارة بمقدار 10K.
عند تركيز المواد المتفاعلة 1 مول/لتر، يكون معدل التفاعل مساويا عدديا لثابت المعدل k. ثم تظهر المعادلة أن ثابت المعدل يعتمد على درجة الحرارة بنفس طريقة معدل العملية.
3. اكتب نسخة من تفاعل الإزالة مع إطلاق هاليد الهيدروجين.
C 2 H 5 Cl = C 2 H 4 + حمض الهيدروكلوريك
التذكرة رقم 4
1. ما هو " الكتلة الذرية», « الكتلة الجزيئية"، "مول المادة" وما الذي يعتبر وحدة الكتلة الذرية (amu)؟
الكتلة الذرية - كتلة الذرة بوحدات الكتلة الذرية (amu). لكل وحدة أ. تعتبر e.m تساوي 1/12 من كتلة نظير الكربون 12.
صباحا = 1/12 م 12 6 ج = 1.66 * 10 -24
الكتلة الجزيئية - الكتلة المولية للمركب مقسومة على 1/12 من الكتلة المولية لذرة الكربون 12.
MOL - كمية من المادة تحتوي على نفس عدد الجزيئات أو الوحدات الهيكلية(الذرات، الأيونات، الجزيئات، الجذور، الإلكترونات، المعادلات، الخ)، كما في 12 أ. نظير الكربون 12.
صيغة لزيادة معدل التفاعل في وجود محفز.
يمكن تغيير قيمة Ea (طاقة التنشيط) باستخدام المحفزات. تسمى المواد التي تشارك في عملية التفاعل ولكن لا يتم استهلاكها بالمحفزات. هذه الظاهرة نفسها تسمى الحفز. يتم تحديد الزيادة في معدل التفاعل في وجود محفز بواسطة الصيغة
اعتمادا على ما إذا كان المحفز في نفس المرحلة مثل المواد المتفاعلة أو يشكل مرحلة مستقلة، فإننا نتحدث عن الحفز المتجانس أو غير المتجانس. آلية العمل التحفيزي ليست هي نفسها بالنسبة لهم، ومع ذلك، في كلتا الحالتين يتم تسريع التفاعل بسبب انخفاض في Ea. هناك عدد من المحفزات المحددة - المثبطات التي تقلل من معدل التفاعل.
أين هي معلمات العملية الحفزية، V، k، Ea هي معلمات العملية غير الحفزية.
اكتب تفاعلات احتراق المواد غير العضوية المحتوية على الكربون في الأكسجين، مع الإشارة إلى عامل المؤكسد وعامل الاختزال، وكذلك حالة أكسدة الكربون قبل التفاعل وبعده.
ج - عامل اختزال، عملية الأكسدة
O – عامل مؤكسد، عملية اختزال
التذكرة رقم 5
1. ما هي "السالبية الكهربية" و"التكافؤ" و"حالة الأكسدة" للعنصر وما هي القواعد الأساسية لتحديدها؟
درجة الأكسدة - الشحنة المشروطة لذرة العنصر، والتي يتم الحصول عليها بافتراض أن المركب يتكون من أيونات. يمكن أن يكون موجبًا وسالبًا وصفرًا وكسريًا ويشار إليه الرقم العربيمع علامة "+" أو "-" كالمؤشر الأيمن العلوي لرمز العنصر: C 1-، O 2-، H +، Mg 2+، N 3-، N 5+، Cr 6+.
لتحديد حالة الأكسدة (s.o.) لعنصر في مركب (أيون) تستخدم القواعد التالية:
1 خامسا مواد بسيطة(ح2، ق8، ص4) ص. يا. يساوي الصفر.
2 ثابت ق. يا. تحتوي على عناصر قلوية (E+) وعناصر قلوية ترابية (E2+)، بالإضافة إلى الفلور P-.
3 يحتوي الهيدروجين في معظم المركبات على c. يا. H+ (H2O، CH4، HC1)، في الهيدريدات - H- (-NaH، CaH2)؛ مع. يا. الأكسجين، كقاعدة عامة، يساوي -2 (O2-)، في البيروكسيدات (-O-O-) - 1 (O-).
4 في المركبات الثنائية من اللافلزات، سلبي ج. يا. المخصصة للعنصر على اليمين).
5 المجموع الجبري ص. يا. الجزيء يساوي الصفر، أيون - شحنته.
قدرة الذرة على الإضافة أو الاستبدال عدد معينوتسمى الذرات الأخرى التكافؤ. مقياس التكافؤ هو عدد ذرات الهيدروجين أو الأكسجين المرتبطة بعنصر ما، بشرط أن يكون الهيدروجين أحادي التكافؤ والأكسجين ثنائي التكافؤ.
رقم المهمة 1. التفاعل مع الأكسجين الحر يؤدي إلى تكوين ثاني أكسيد النيتروجين شديد السمية //، ورغم أن هذا التفاعل يحدث ببطء في ظل الظروف الفسيولوجية وبتراكيز منخفضة لا يلعب دورا كبيرا في الضرر السام للخلايا، إلا أن التأثيرات المسببة للأمراض تزداد بشكل حاد مع وجودها الإفراط في الإنتاج. تحديد عدد المرات التي يزداد فيها معدل تفاعل أكسيد النيتروجين (II) مع الأكسجين عندما يتضاعف الضغط في خليط الغازات الأولية، إذا كان معدل التفاعل 
الموصوفة بالمعادلة 
?
حل.
1. مضاعفة الضغط تعادل مضاعفة التركيز ( مع) و . ولذلك فإن معدلات التفاعل المقابلة وستأخذ، وفقا لقانون العمل الجماعي، العبارات: 
و
إجابة. سوف تزيد سرعة التفاعل 8 مرات.
رقم المهمة 2. يعتقد أن تركيز الكلور (غاز مخضر ذو رائحة نفاذة) في الهواء فوق 25 جزء في المليون يشكل خطورة على الحياة والصحة، ولكن هناك أدلة على أنه إذا شفي المريض من التسمم الحاد الشديد بهذا الغاز، ثم الآثار المتبقيةغير مرئية. حدد كيف سيتغير معدل التفاعل الذي يحدث في الطور الغازي إذا قمت بزيادته بمقدار 3 مرات: التركيز، التركيز، 3) الضغط //؟
حل.
1. إذا قمنا بالإشارة إلى التركيزات و على التوالي بـ و ، فإن التعبير عن معدل التفاعل سوف يأخذ الشكل: .
2. بعد زيادة التراكيز 3 مرات تصبح متساوية ل و ل . ولذلك فإن التعبير عن معدل التفاعل سوف يأخذ الشكل: 1) 
2)
3. وبالتالي فإن زيادة الضغط تزيد من تركيز المواد المتفاعلة الغازية بنفس المقدار
4. يتم تحديد الزيادة في معدل التفاعل بالنسبة إلى المعدل الأولي بنسبة، على التوالي: 1) 
, 2) 
, 3) 
.
إجابة. سيزداد معدل التفاعل بمقدار: 1) ، 2) ، 3) مرات.
المهمة رقم 3. كيف يتغير معدل تفاعل المواد البادئة عندما تتغير درجة الحرارة من إلى إذا كان معامل درجة حرارة التفاعل 2.5؟
حل.
1. يوضح معامل درجة الحرارة كيف يتغير معدل التفاعل مع كل تغير في درجة الحرارة (قاعدة فانت هوف): .
2. إذا كان التغير في درجة الحرارة هو: فمع الأخذ في الاعتبار أن نحصل على: 
. من هنا، .
3. باستخدام جدول اللوغاريتمات المضادة نجد: .
إجابة. وعندما تتغير درجة الحرارة (أي تزيد) فإن السرعة تزيد بمقدار 67.7 مرة.
المشكلة رقم 4. احسب المعامل الحراري لمعدل التفاعل، علما أن المعدل يزيد بمعامل 128 مع زيادة درجة الحرارة.
حل.
1. يتم التعبير عن اعتماد معدل التفاعل الكيميائي على درجة الحرارة من خلال قاعدة فانت هوف التجريبية:
.بحل المعادلة نجد : , . لذلك =2
إجابة. =2.
المشكلة رقم 5. بالنسبة لأحد التفاعلات، تم تحديد ثوابتين للمعدل: عند 0.00670 وعند 0.06857. تحديد ثابت المعدل لنفس التفاعل عند .
حل.
1. بناءً على قيمتين لثوابت معدل التفاعل، وباستخدام معادلة أرهينيوس نحدد طاقة التنشيط للتفاعل: . ل هذه القضية: من هنا: J/mol.
2. احسب ثابت معدل التفاعل عند باستخدام ثابت المعدل عند ومعادلة أرينيوس في الحسابات: 
. في هذه الحالة: ومع الأخذ في الاعتبار أن: 
، نحن نحصل: . لذلك،
إجابة.
حساب ثابت التوازن الكيميائي وتحديد اتجاه تحول التوازن باستخدام مبدأ لوشاتيلييه .
المهمة رقم 6.ثاني أكسيد الكربون // على عكس أول أكسيد الكربون // لا ينتهك الوظائف الفسيولوجيةوالسلامة التشريحية للكائن الحي وتأثيرها الخانق لا يرجع إلا إلى وجودها فيه تركيز عاليوانخفاض نسبة الأكسجين في الهواء المستنشق. ما هو يساوي ثابت توازن التفاعل / /: 
عند درجة الحرارة، ويتم التعبير عنها من خلال: أ) الضغوط الجزئية للمواد المتفاعلة؛ ب) تركيزاتها المولية، مع العلم أن تكوين خليط التوازن يتم التعبير عنه بكسور الحجم: و و، والضغط الكلي في النظام هو Pa؟
حل.
1. الضغط الجزئي للغاز يساوي الضغط الكلي مضروباً في الكسر الحجمي للغاز الموجود في الخليط، وبالتالي:
2. بالتعويض بهذه القيم في التعبير عن ثابت التوازن نحصل على:
3. تم تأسيس العلاقة بين و على أساس معادلة مندليف-كلابيرون لـ الغازات المثاليةويعبر عنها بالمساواة: 
أين هو الفرق بين عدد مولات منتجات التفاعل الغازية والمواد البادئة الغازية. لهذا التفاعل : . ثم: 
.
إجابة. بنسلفانيا. .
المهمة رقم 7.في أي اتجاه سوف يتحول التوازن في التفاعلات التالية:
3. 
;
أ) مع زيادة درجة الحرارة، ب) مع انخفاض الضغط، ج) مع زيادة تركيز الهيدروجين؟
حل.
1. يتم إنشاء التوازن الكيميائي في النظام عند معلمات خارجية ثابتة (إلخ). إذا تغيرت هذه المعلمات، فإن النظام يترك حالة التوازن ويبدأ التفاعل المباشر (إلى اليمين) أو العكسي (إلى اليسار) في السيطرة. تأثير عوامل مختلفةوينعكس التحول في التوازن في مبدأ لو شاتيليه.
2. دعونا نفكر في التأثير على التفاعلات المذكورة أعلاه لجميع العوامل الثلاثة التي تؤثر على التوازن الكيميائي.
أ) مع زيادة درجة الحرارة، يتحول التوازن نحو التفاعل الماص للحرارة، أي. التفاعل الذي يحدث مع امتصاص الحرارة. التفاعلان الأول والثالث طاردان للحرارة / / لذلك، مع زيادة درجة الحرارة، سيتحول التوازن نحو التفاعل العكسي، وفي التفاعل الثاني / / - نحو التفاعل الأمامي.
ب) مع انخفاض الضغط، ينتقل التوازن نحو زيادة عدد مولات الغازات، أي. نحو مزيد من الضغط. في ردود الفعل الأولى والثالثة في اليسار و الأجزاء الصحيحةالمعادلة ستكون نفس الرقممولات الغازات (2-2 و1-1 على التوالي). وبالتالي التغيير في الضغط لن يسببالتحولات في التوازن في النظام. في التفاعل الثاني، يوجد 4 مولات من الغازات على الجانب الأيسر و2 مول على الجانب الأيمن، وبالتالي، مع انخفاض الضغط، سينتقل التوازن نحو التفاعل العكسي.
الخامس) ومع زيادة تركيز مكونات التفاعل، يتحول التوازن نحو استهلاكها.في التفاعل الأول، يوجد الهيدروجين في النواتج، وزيادة تركيزه سيعزز التفاعل العكسي، الذي يتم خلاله استهلاكه. وفي التفاعلين الثاني والثالث يكون الهيدروجين من بين المواد البادئة، لذا فإن زيادة تركيزه يؤدي إلى تحول التوازن نحو التفاعل الذي يحدث مع استهلاك الهيدروجين.
إجابة.
أ) مع زيادة درجة الحرارة، ينتقل التوازن في التفاعلين 1 و3 إلى اليسار، وفي التفاعل 2 - إلى اليمين.
ب) لن يتأثر التفاعلان 1 و 3 بانخفاض الضغط، ولكن في التفاعل 2 سينزاح التوازن إلى اليسار.
ج) ستؤدي الزيادة في درجة الحرارة في التفاعلين 2 و 3 إلى تحول التوازن إلى اليمين، وفي التفاعل 1 - إلى اليسار.
1.2. المهام الظرفية رقم 7 إلى 21لتوحيد المواد (يتم ذلك في دفتر البروتوكول).
المهمة رقم 8.كيف يتغير معدل أكسدة الجلوكوز في الجسم عندما تنخفض درجة الحرارة من إلى إذا كان المعامل الحراري لمعدل التفاعل هو 4؟
المشكلة رقم 9باستخدام قاعدة فانت هوف التقريبية، احسب مقدار درجة الحرارة اللازمة لزيادة معدل التفاعل 80 مرة؟ خذ معامل سرعة درجة الحرارة يساوي 3.
المهمة رقم 10.ولإيقاف التفاعل عمليا، يتم استخدام التبريد السريع لخليط التفاعل ("تجميد التفاعل"). حدد عدد المرات التي يتغير فيها معدل التفاعل عند تبريد خليط التفاعل من 40 إلى , إذا كان معامل درجة حرارة التفاعل 2.7.
المهمة رقم 11.ويبلغ عمر النصف للنظائر المستخدمة لعلاج بعض الأورام 8.1 يومًا. بعد ما الوقت يفعل المحتوى اليود المشعفي جسم المريض سينخفض بمقدار 5 مرات؟
المهمة رقم 12.التحلل المائي للبعض هرمون اصطناعي(الصيدلانية) هو تفاعل من الدرجة الأولى بمعدل ثابت قدره 0.25 (). كيف سيتغير تركيز هذا الهرمون بعد شهرين؟
المهمة رقم 13.عمر النصف الإشعاعي هو 5600 سنة. في الكائن الحي، يتم الحفاظ على كمية ثابتة بسبب عملية التمثيل الغذائي. في بقايا الماموث، كان المحتوى هو نفسه الأصلي. تحديد متى عاش الماموث؟
المشكلة رقم 14.عمر النصف للمبيد الحشري (مبيد يستخدم لمكافحة الحشرات) هو 6 أشهر. دخلت كمية معينة منه إلى الخزان، حيث تم تحديد التركيز mol/l. ما المدة التي يستغرقها انخفاض تركيز المبيد الحشري إلى مستوى المول/لتر؟
المهمة رقم 15.تتأكسد الدهون والكربوهيدرات بمعدل ملحوظ عند درجة حرارة 450 - 500 درجة، وفي الكائنات الحية - عند درجة حرارة 36 - 40 درجة. ما سبب الانخفاض الحاد في درجة الحرارة اللازمة للأكسدة؟
المشكلة رقم 16.يتحلل بيروكسيد الهيدروجين إلى محاليل مائيةللأكسجين والماء. يتم تسريع التفاعل بواسطة محفز غير عضوي (أيون) ومحفز عضوي حيوي (إنزيم الكاتلاز). طاقة التنشيط للتفاعل في غياب المحفز هي 75.4 kJ/mol. يخفضه الأيون إلى 42 كيلو جول / مول، ويقلله إنزيم الكاتلاز إلى 2 كيلو جول / مول. حساب نسبة معدلات التفاعل في حالة عدم وجود محفز في حالات وجود الكاتلاز. ما الاستنتاج الذي يمكن استخلاصه حول نشاط الإنزيم؟ يحدث التفاعل عند درجة حرارة 27 درجة مئوية.
المشكلة رقم 17معدل اضمحلال البنسلين ثابت لجهاز الاتصال اللاسلكي 
ي / مول.
1.3. أسئلة التحكم
1. اشرح ماذا تعني المصطلحات: معدل التفاعل، معدل ثابت؟
2. كيف يتم التعبير عن المعدلات المتوسطة والحقيقية للتفاعلات الكيميائية؟
3. لماذا من المنطقي الحديث عن معدل التفاعلات الكيميائية فقط بهذه اللحظةوقت؟
4. صياغة تعريف التفاعلات العكسية وغير القابلة للانعكاس.
5. تعريف قانون الفعل الجماعي. في التساويات التي تعبر عن هذا القانون، هل ينعكس اعتماد معدل التفاعل على طبيعة المواد المتفاعلة؟
6. كيف يعتمد معدل التفاعل على درجة الحرارة؟ ماذا تسمى طاقة التنشيط؟ ما هي الجزيئات النشطة؟
7. ما هي العوامل التي يعتمد عليها معدل التفاعلات المتجانسة وغير المتجانسة؟ أعط أمثلة.
8. ما هو ترتيب وجزيئية التفاعلات الكيميائية؟ في أي الحالات لا تتطابق؟
9. ما هي المواد التي تسمى المحفزات؟ ما هي آلية العمل المتسارع للمحفز؟
10. ما هو مفهوم "التسمم بالمحفزات"؟ ما هي المواد التي تسمى مثبطات؟
11. ما يسمى التوازن الكيميائي؟ لماذا سميت بالديناميكية؟ ما هي تركيزات المواد المتفاعلة التي تسمى التوازن؟
12. ما يسمى ثابت التوازن الكيميائي؟ هل يعتمد ذلك على طبيعة المواد المتفاعلة وتركيزها ودرجة حرارتها وضغطها؟ ما هي مميزات التدوين الرياضي لثابت التوازن في الأنظمة غير المتجانسة؟
13. ما هي الحركية الدوائية للأدوية؟
14. العمليات التي تحدث مع الدواءفي الجسم، تتميز كميًا بعدد من المعلمات الحركية الدوائية. إعطاء أهمها.
المسألة 336.
عند 150 درجة مئوية، يكتمل بعض التفاعل خلال 16 دقيقة. بأخذ معامل درجة الحرارة لمعدل التفاعل يساوي 2.5، احسب بعد أي وقت سينتهي هذا التفاعل إذا تم تنفيذه: أ) عند 20 0 درجة مئوية؛ ب) عند 80 درجة مئوية.
حل:
وفقًا لقاعدة فانت هوف، يتم التعبير عن اعتماد السرعة على درجة الحرارة بالمعادلة:
v t و k t - ثابت سرعة التفاعل ومعدله عند درجة الحرارة t°C؛ v (t + 10) و k (t + 10) هي نفس القيم عند درجة الحرارة (t + 10 0 C)؛ - المعامل الحراري لمعدل التفاعل الذي تتراوح قيمته في معظم التفاعلات بين 2 – 4.
أ) بالنظر إلى أن معدل التفاعل الكيميائي عند درجة حرارة معينة يتناسب عكسيا مع مدة حدوثه، فإننا نستبدل البيانات الواردة في بيان المشكلة في صيغة تعبر كميا عن قاعدة فانت هوف، فنحصل على:
ب) بما أن هذا التفاعل يحدث بانخفاض في درجة الحرارة، فإن معدل هذا التفاعل عند درجة حرارة معينة يتناسب طرديًا مع مدة حدوثه، فإننا نستبدل البيانات الواردة في بيان المشكلة في صيغة تعبر كميًا عن فان' t قاعدة هوف نحصل على:
إجابة: أ) عند 200 درجة مئوية t2 = 9.8 ثانية؛ ب) عند 80 درجة مئوية t3 = 162 ساعة ودقيقة واحدة و16 ثانية.
المسألة 337.
هل ستتغير قيمة ثابت معدل التفاعل: أ) عند استبدال محفز بآخر؛ ب) عندما يتغير تركيز المواد المتفاعلة؟
حل:
ثابت معدل التفاعل هو قيمة تعتمد على طبيعة المواد المتفاعلة ودرجة الحرارة ووجود المحفزات، ولا تعتمد على تركيز المواد المتفاعلة. يمكن أن يكون مساوياً لمعدل التفاعل في الحالة التي تكون فيها تركيزات المواد المتفاعلة مساوية للوحدة (1 مول / لتر).
أ) عند استبدال محفز بآخر، يتغير أو يزيد معدل تفاعل كيميائي معين. إذا تم استخدام محفز، فإن معدل التفاعل الكيميائي سيزداد، وبالتالي ستزداد قيمة ثابت معدل التفاعل. كما سيحدث تغير في قيمة ثابت معدل التفاعل عند استبدال أحد المحفزات بآخر، مما يؤدي إلى زيادة أو نقصان معدل هذا التفاعل بالنسبة للمحفز الأصلي.
ب) عندما يتغير تركيز المواد المتفاعلة تتغير قيم معدل التفاعل ولكن قيمة ثابت معدل التفاعل لن تتغير.
المسألة 338.
هل يعتمد التأثير الحراري للتفاعل على طاقة التنشيط؟ تبرير الجواب.
حل:
يعتمد التأثير الحراري للتفاعل فقط على الحالة الأولية والنهائية للنظام ولا يعتمد على المراحل الوسيطة للعملية. طاقة التنشيط هي الطاقة الزائدة التي يجب أن تمتلكها جزيئات المواد حتى يؤدي تصادمها إلى تكوين مادة جديدة. يمكن تغيير طاقة التنشيط عن طريق زيادة أو خفض درجة الحرارة، أو خفضها أو زيادتها وفقًا لذلك. تعمل المحفزات على خفض طاقة التنشيط، بينما تعمل المثبطات على خفضها.
وبالتالي فإن التغير في طاقة التنشيط يؤدي إلى تغير في معدل التفاعل، ولكن ليس إلى تغير في التأثير الحراري للتفاعل. التأثير الحراري للتفاعل هو قيمة ثابتة ولا يعتمد على التغيرات في طاقة التنشيط لتفاعل معين. على سبيل المثال، تفاعل تكوين الأمونيا من النيتروجين والهيدروجين له الشكل:
رد الفعل هذاطاردة للحرارة > 0). يستمر التفاعل مع انخفاض في عدد مولات الجزيئات المتفاعلة وعدد الشامات المواد الغازية، مما ينقل النظام من حالة أقل استقرارًا إلى حالة أكثر استقرارًا، وتقل الإنتروبيا،< 0. Данная реакция в обычных условиях не протекает (она возможна только при достаточно درجات الحرارة المنخفضة). في وجود المحفز، تقل طاقة التنشيط ويزداد معدل التفاعل. ولكن، سواء قبل استخدام المحفز أو في وجوده، لا يتغير التأثير الحراري للتفاعل، ويكون التفاعل على الشكل التالي:
المسألة 339.
في أي تفاعل يكون مباشرًا أو عكسيًا - تكون طاقة التنشيط أكبر إذا كان مباشرًا رد الفعل جاريمع الافراج عن الحرارة؟
حل:
الفرق بين طاقات التنشيط للتفاعلات الأمامية والعكسية يساوي التأثير الحراري: H = E a(rev.) - E a(rev.) . يحدث هذا التفاعل مع إطلاق الحرارة، أي. طارد للحرارة،< 0 Исходя из этого, энергия активации прямой реакции имеет меньшее значение, чем энергия активации обратной реакции:
ه أ (على سبيل المثال)< Е а(обр.) .
إجابة:ه أ (على سبيل المثال)< Е а(обр.) .
المسألة 340.
كم مرة سيزداد معدل التفاعل الذي يحدث عند درجة حرارة 298 K إذا انخفضت طاقة التنشيط بمقدار 4 kJ/mol؟
حل:
دعونا نشير إلى انخفاض طاقة التنشيط بمقدار Ea، وثوابت معدل التفاعل قبل وبعد انخفاض طاقة التنشيط بمقدار k وk، على التوالي." وباستخدام معادلة أرهينيوس، نحصل على:
E a - طاقة التنشيط، k و k" - ثوابت معدل التفاعل، T - درجة الحرارة بـ K (298).
باستبدال بيانات المشكلة في المعادلة الأخيرة والتعبير عن طاقة التنشيط بالجول، نحسب الزيادة في معدل التفاعل:
إجابة: 5 مرات.