С помощью изменения температуры среды можно регулировать скорость реакции. Это важнейшее свойство люди используют ежедневно. Например, продукты помещают в холодильник, тем самым понижая температуру и снижая скорость порчи пищи. Зависимость скорости реакции и температуры была установлена нидерландским химиком Якобом Хендриком Вант-Гоффом. Он сформулировал правило:
«При повышении температуры на каждые 10˚С константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в 2-4 раза».
Правило Вент-Гоффа можно выразить в виде формулы:
v2/ v1= γ(t2-t1)/10, где
- v1 – начальная скорость реакции,
- v2 – конечная скорость реакции,
- t1 – начальная температура,
- t2 – конечная температура,
- γ – температурный коэффициент, который по правилу Вант-Гоффа изменяется в 2-4 раза.
Значение температурного коэффициента γ для эндотермической реакции выше, чем для экзотермической.
Примеры задач по формуле Вант-Гоффа
С помощью формулы Вант-Гоффа можно решить ряд задач.
1. Во сколько раз изменится скорость реакции при повышении температуры от 40°C до 70°C при температурном коэффициенте, который равен 3?
| Дано: γ=3 t1=40˚С t2=70˚С | Решение: v2/v1= γΔt/10 v2/v1=3(70˚С -40˚С)/10 v2/v1=33=27 |
| Найти: v2/ v1-? | Ответ: v2/v1=27 |
2. За какое время закончится реакция при 70оС, если при 40˚С она заканчивается за 2 минуты, если известно, что температурный коэффициент равен 3.
| Дано: γ=3 t1=40˚С 𝜏1=2 минуты t2=70˚С | Решение: v2/ v1= γΔt/10 v=Δc/Δ𝜏 (Δc/Δ𝜏2)/(Δc/Δ𝜏1)=𝜏1/𝜏2 𝜏1/𝜏2= γΔt/10 𝜏2=𝜏1/γΔt/10 𝜏2=2 минуты/3(70˚С -40˚С)/10 𝜏2=2 минуты/33=0,074 минуты |
| Найти: 𝜏2-? | Ответ: 𝜏2=0,074 минуты |
3. На сколько градусов надо повысить температуру, чтобы скорость реакции возросла в 27 раз? Температурный коэффициент реакции равен 3.
| Дано: γ=4 v2/ v1=16 | Решение: v2/v1= γΔt/10 16=4Δt/10 Δt=20˚С |
| Найти: Δt-? | Ответ: Δt=20˚С |
4. При 0оС реакция (температурный коэффициент равен 2) заканчивается за 2 минуты.
При какой температуре эта реакция закончится за 15 секунд?
| Дано: 𝜏1=2 минуты γ=2 t1=0˚С 𝜏2=15 секунд | Решение: 2 минуты=120 секунд v2/v1=γΔt/10 v=Δc/Δ𝜏 (Δc/Δ𝜏2)/(Δc/Δ𝜏1)=𝜏1/𝜏2 v2/ v1=120 секунд/15 секунд=8 8=2Δt/10 Δt=30˚С Δt=t2-t1 t2=Δt-t1 t2=30˚С-0˚С=30˚С |
| Найти: t2-? | Ответ: t2=30˚С |
Таким образом, изменение температуры оказывает значительное влияние на скорость реакции.
Как вы считаете, материал был полезен?