Kémiai reakciók
Az aktív részecskék száma megegyezik a képződött részecskék számával. Ezen közönséges nevek mellett az X. reakciók egyes csoportjai régóta különleges neveket kapnak, például, égés, oxidáció, redukció és metaleptikus reakciók. disszociáció és néhány. Amint az a fentiekből is látható, ez a besorolás az anyagváltozás fogalmán alapul, de miután az energia fogalmát bevezették a tudományba, bizonyos célokra az X. válaszokat az energia tartalék változásának megfelelően kellett besorolni. Kiderült, hogy az X. reakció alatt nem csak a testek anyaga kerül átalakításra, hanem energiájukra is, és ennek megfelelően az X. reakció ötletévé válik, mint a testben lévő szervek anyagában bekövetkező kumulatív változás és az energiájuk. Az X. reakció két alapvető elemére - az anyag változása és az energiaváltozás - a jelenség jellemzőinek teljességéért további harmadik elemet kell hozzáadni - az idő, mivel a X. reakció - mint bármely folyamat - időben megy végbe és bizonyos sebességgel. Így az X. reakció fogalma három elemet tartalmaz: a tömeg, az energia és az idő, és a kémia tanszéke, amely a három elem közötti kapcsolatot vizsgálja, X. dinamikának nevezzük.
Az energiaváltozás, vagy a termikus hatás révén a reakciók exoterm és endotermikus részekre oszthatók. Az exoterm reakciókat a hő, az endoterm reakciók, a hő (vagy általában az energia) felszívódásával járó reakciók lényege kíséri. A kémiai térség, amely az X. reakciók ezen oldalát vizsgálja, termokémiának nevezik. Korábban azt hitték, hogy csak az exoterm reakciók okozzák az X hatását. Az endoterm reakciókat a külső energia hatásának tekintettük. E nézet szélsőséges kifejeződése volt a legnagyobb munka elve, amely szerint X. a reakciót a legnagyobb mennyiségű energia (hő) elosztására kell irányítani. Jelenleg ez a nézet jelentősen megváltozott, és a legnagyobb munka elve csak az X. reakció bizonyos, bizonyos feltételeiben érvényes. Bár valóban az endoterm reakciók megvalósítása nagy nehézséget jelent az exoterm reakciókhoz képest, de amint azt most látni fogjuk, ez kizárólag az X. reakció előfordulásához szükséges feltételeknek tudható be. A reagálásra képes testek közötti tényleges reakció szükséges feltétele elsősorban közvetlen kapcsolat - a kémia nem ismer távolról. Minél tökéletesebb a testek érintése egymás között, annál tökéletesebben és tökéletesebben lehet az X. reakció, és a legszegényebb eltávolítás a testek között elegendő ahhoz, hogy a reakció teljesen megszűnjön. Ez megmagyarázza, hogy a szilárd testek között a legnehezebb reakciók merülnek fel, mivel szilárd állapotban a kontaktus csak néhány ponton lehetséges. A szilárd anyagok őrlése, esetleg sekély állapotba hozásával, hozzájárul a teljesebb reakcióhoz.
Még jobb lenne a kapcsolatot, ha a működési testet veszik folyékony vagy gáz halmazállapotban, különösen, ha további lehetséges, amelyek oldat, majd penetráció az egyik test a másik fog végezni több tökéletesen, és ez megvalósítható a legtöbb tökéletes érintés. Ez megmagyarázza, hogy az X. reakciók miért könnyebben fordulnak elő, amikor olvasztják, oldják fel, gázállapotba alakulnak. Így az X. transzformációhoz szükséges első feltétel a kapcsolat. Bár sok esetben csak a szervezeteket kell kapcsolatba hozni az X. reakció kialakulásához, de általában ez a körülmény nem elegendő. A legtöbb esetben egy további feltételre van szükség, amelynek létezésére a reakció valóban csak zajlik. Így további feltétel, elegendő ahhoz, hogy a X. folyamat, általában is, hogy szükség van a telefonos rendszer volt bizonyos tartalék energiával, és ha a rendszer tápellátás nem elegendő, a reakció okozhatja csak bevezetésével a hiányzó energia. Ez hiányzik energia egy részét be lehet vinni bármilyen formában, de a leggyakoribb eset a bevezetése az energia hő formájában, és így hogyan kell bevezetni egy bizonyos mennyiségű hőt csak akkor lehetséges, ha emeljük a működési hőmérséklet a testek, ez azt jelenti, hogy általában véve, X. reakció végezhető Csak akkor, ha a reagáló testeket bizonyos hőmérsékletre melegítik. Ez a hőmérséklet bármely X. reakciók más, de ugyanazon a konverziós bizonyos körülmények között állandó és szigorúan a hasonló jellegű, mint a forráspont és az olvadó testek. Így kiderül, hogy az ismert hőmérséklet alatt az átalakulás egyáltalán nem megy végbe. Ezt a hőmérsékletet a reakció indítási hőmérsékletnek nevezzük. Különböző reakciók esetén nagyon erősen változik: pl. egyes reakciók csak magas hőmérsékleten kezdődnek - például az izzadás során, a grafit csak 670 ° C-on, a gyémánt 790 ° C-on, az oxigénnel kombinálva, a foszforhoz elegendően enyhe hőmérséklet-emelkedés + 40 ° C-ra, így az égési reakció megkezdődik. Bizonyos reakciók kezdeti hőmérséklete még alacsonyabb, mint a szokásos hőmérséklet, ezért a szokásos hőmérsékleteken az ilyen reakciók csak egyetlen érintéssel mennek keresztül; pl. a nátrium sósavval, kénsavval és más savakkal való hatása, a savak alkáli stb. kombinációja stb., de a hőmérséklet csökkenése és az ilyen, néha nagyon energetikus reakciók teljesen megszüntethetők; Így a - 80 ° C-fém kálium és nátrium meghatározatlan ideig lehet a sósav változás nélkül, de ha egyszer a sav melegítjük a reakció kezdetének hőmérséklete, a konverzió azonnal megkezdődik, előforduló nagyon gyorsan és határozottan. Köszönhetően Raoul Picte számos tanulmányának, akik sokat járultak hozzá a reakcióindító hőmérséklet fogalmának a tudományba történő bevezetéséhez, azt mondhatjuk, hogy az összes X. reakció leáll. Eddig a hőmérséklet csökkentésével egyetlen reakciót, a hidrogénvegyületet fluormal nem sikerült elérni. Moissan és Dewar, akik tanulmányozták ezt a kérdést, azt mutatták, hogy alatti hőmérsékleten is - 200 ° C, ez a reakció nem állt le, de természetesen, nem kétséges, hogy több hűtést lehet elérni, és a felmondás a reakciót. A reakció kezdetének hőmérsékletének fogalmának bevezetése sok kérdés tisztázásához vezetett. Először is megmagyarázza az exoterm és endoterm reakciók között fennálló jellegzetes különbséget. Ismert, hogy sok exoterm reakció lép fel a tömegben a fűtés hatása alatt egy ponton. Így, durranógáz közönséges hőmérsékleten változatlan maradhat a végtelenségig, de a költség csak a hő hogy egy bizonyos ponton, hogy a hőmérséklet körülbelül 600 ° C-on, mint végre egyszer élénk reakció, ami a karakter a robbanás. Égési jelenségek esetén ugyanolyan elégséges az üzemanyagtest egy helyen történő melegítése, hogy reakciót váltsanak ki, amelyet önmagában elvégeznek. Az endoterm reakciókban a helyi melegítés csak helyi reakciót okoz, amely nem kerül át az egész testsúlyra. Ez a különbség annak a ténynek tulajdonítható, hogy a reakcióhoz bizonyos hőmérséklet szükséges. Ha a rendszer képes adni egy exoterm reakció hőt egy olyan ponton, akkor ezen a ponton exoterm történik, amely felhevíti a szomszédos pontokat, hogy az elején a reakció-hőmérséklet; a reakció ezeken a pontokon újra felszabadítja a hőt, ami a reakció folytatásához vezet, és így az egész testtömeg önmagával, a végéig tovább reagál. Azt is könnyű belátni, hogy milyen feltételeknek kell berendezve a tapasztalat, hogy az egész tömeg a szervek reagált a végén hatása alatt helyi fűtés, és mit kell fűteni. Amint később látni fogjuk, a reakció sebességének függvénye erősen függ a hőmérséklettől; bár a pontos függőség nem ismeretes számunkra, de mindenesetre biztos, hogy az összes folyamat sebessége növekvő hőmérséklet mellett növekszik, és még nem arányos a hőmérséklet növekedésével, hanem sokkal nagyobb mértékben. Képzeld el, hogy létezik olyan rendszer, amely exoterm reakcióra képes, a reakció kezdeti hőmérséklete alatt. A reakció kezdeti hőmérsékletét egy ponton melegítjük, majd ezen a ponton egy reakció bekövetkezik, és a hő felszabadul. Ez a hő a szomszédos pontok fűtéséhez vezet, de mivel a környezet alacsonyabb hőmérsékleten van, a hő egy részét a sugárzás és a hővezetés révén fogyasztják el. Nyilvánvaló, hogy a szomszédos részecskék felmelegedése a reakció kezdeti hőmérsékletére attól függ, hogy mi történik gyorsabban, fűtéssel vagy hűtéssel. A melegítés sebessége függ a reakció sebességét, és a nagysága a termikus hatása is, a hűtési sebesség függ, hogy mennyi a környezeti hőmérséklet alatt van a hőmérséklet a reakció. Nyilvánvaló, közeledő környezeti hőmérséklet egyre inkább a hőmérséklet a reakció kezdetét, végül eléri azt a hőmérsékletet, amelynél a fűtési szomszédos pontok gyorsabb lesz hűtés, majd ennek következtében a reakció fog folyni több önmagában, bár a tömege a reagáló szervek melegíthetjük az alatt a hőmérséklet a reakció kezdete. Ahelyett, hogy fűtés a környezet lehet az azonos hatás érhető el más módon, nevezetesen annak szükségességét, hogy a helyi fűtési ugyanazon a ponton, hogy a magasabb hőmérsékletet, miközben a reakció sebességét növeli, és így a hő felszabadulását, és a fűtés és a szomszédos pontok gyorsabban megy végbe, és ha a helyi hő megfelelő hőmérséklettel állítják elő, a hőnek a szomszédos részecskékre jutó nyeresége meghaladja a hőveszteséget a sugárzás és a hővezetőképesség révén. A következtetés az, hogy a hőmérséklet a reakció megindítása és a gyulladási hőmérséklet, általában a különböző, és a közöttük lévő különbség nagyobb, mint a környezeti hőmérséklet tovább távközzel kezdetétől a reakció-hőmérséklet és az alsó a reakcióhőt. Valóban, a tapasztalat azt mutatja, hogy a robbanó gázok gyulladási hőmérséklet közönséges hőmérsékleten körülbelül 600 ° C közötti, valamint a reakció kezdetének hőmérséklete 300 ° C alatt, és még, szerinti kísérletek Gele, ez 200 ° C-on Ugyanezek a kapcsolatok megmagyarázza, hogy miért vékony kapillárisok burst durranógáz nem kerül át, és függ a tény, hogy a kapilláris falán, ami jelentős súlyt képest a tömeg a gáz, elvenni a hőt, és nem hagyja, hogy a gáz részecskék felmelegszik a kívánt hőmérsékletre. Természetesen, ez úgy értendő, hogy míg a endoterm reakciók terjedési a reakció miatt a helyi fűtési nem fordul elő, mivel ebben az esetben nem csupán nem hőleadás, hanem éppen ellenkezőleg, van hőelnyelő, és így a hőmérséklet a szomszédos részecskék nem növelhető. A hő mellett egyéb energiák is okozhatják az X reakciót.
A mechanikai munka számos kémiai reakciót okozhat. Tehát sok test reagál a reakció kezdeti hőmérséklete alatt, nyomás, súrlódás vagy ütés hatására. Ebben a tekintetben különösen tanulságos Spring kísérleteket, amelyek irányított nyomás alkalmazásával több ezer atmoszféra, így sok kén fémek szokásos hőmérsékleten vetjük alá, hogy nyomást keverékét finomeloszlású fémek kénpor.
A fény hatása számos kémiai átalakulást is okoz. Egy klasszikus példa egy vegyület reakciója a klórtól a hidrogén hatására, amit a Bunsen és a Roscoe tanulmányoz. Ezek közé tartoznak az ezüst-halogenid vegyületek reakciói, amelyeken a fénykép alapul. Végül a fény hatása alatt a széndioxid és a víz bomlása a növények zöld részeiben történik, és oxigén szabadul fel, és szénhidrát képződik. A kémia területén, amely ezeket az átalakulásokat tanulmányozza, fotokémia.
Elektromosság hosszú idő egy hatékony eszköz a kezdeményező kémiai reakciók, ahol a galvanikus jelenlegi vagy befolyása alatt előforduló különböző elektrolitok X. reakció (elektrolízis), vagy egy néma kisülés, amikor a reakciót a dielektromos kitett két, ellentétes elektromos töltésű. Az átalakulás klasszikus példája, egy csendes kibocsátás hatására az ózon keletkezése.
Végül az X. reakciók okozta kórokozók számát úgynevezett. kapcsolatfelvétel. Kapcsolatfelvételek nazyv. Azok a testek, amelyek az X. átalakulást okozzák, a saját jelenléte. E tekintetben a legjelentősebb test a platina. különösen, ha finom eloszlású por (Bredig) formájában vagy szivacsos platina formában kerülnek. A kapcsolattartó személyek szerepe abban áll, hogy csökkentik a reakció kezdetének hőmérsékletét és növelik a reakciósebességet; Ebben az esetben jellemző, hogy X-ben a határ egyensúlya nem változik. A kapcsolati adatok alkalmazása ma már nagy jelentőséggel bír, mivel nagyobb mértékben alkalmazzák őket a gyári üzletágban (kénsav előállítása).
A kapcsolatot nagyon közel álló figyelemreméltó jelenségek között a víz X-ben játszott szerepe utal a reakciókra. Ismeretes, hogy sok olyan test, amelyek nyilvánvalóan nem képesek reagálni a vízzel, nem reagálnak egymással, ha teljesen nedvességtől mentesek. Tehát a szénmonoxid égése száraz oxigénbe merül; ugyanúgy, hogy a HCl és az NH3 alaposan megszáradt, nem keverednek egymással, stb. A víz szerepe mindezen jelenségekben nem teljesen magyarázható. Végül meg kell említeni az élő kórokozókat - az alacsonyabb mikroorganizmusokat, amelyek jelenléte számos folyamat szükséges feltétele. Ez magában foglalja az erjedést is. rothad. a nitrogénvegyületek talajában való képződés és sok más átalakulás. Valószínűsíthető, hogy a mikroorganizmusok hatása ebben az esetben a testben előállított speciális vegyületek hatására csökken; Ilyen vegyületek például a következők: oxidáz. zimáz, stb. szervetlen enzimek.
Még mindig figyelembe kell venni az X. válaszokat a sebességük szempontjából. Az X. reakció sebességének megnevezése alatt azt értjük, hogy az átalakuláson átesett anyag mennyisége és az átalakulás bekövetkeztének mennyisége milyen arányban van. A kémiai egyensúly egyensúlyi cikkében kiderült, hogy az átalakulás sebessége arányos a hatóanyag tömegével vagy koncentrációival. Ezért az X reakciók sebességének általános egyenlete állandó hőmérsékleten lesz:
ahol C a rendszer koncentrációja, t az idő, és k állandó érték. jellemző ezen átalakulás. Ebből az egyenletből kiderül, hogy az X. transzformáció folyamatát két körülmény határozza meg: a k mennyisége és az f (C) függvény formája. A k értéke azt jelzi, hogy a folyamat milyen gyorsan halad előre az időben, és minél több k, annál gyorsabb az átalakulás. Az f (C) függvény formája azt mutatja meg, hogyan változik a folyamat sebessége változó idővel. Ami a k első értékét illeti, eddig még nem rendelkezünk az adatokkal abszolút egységekben - másodpercekben - a legtöbb X. reakció esetében. Csak azt mondhatjuk, 1), hogy a k értéke erősen változik a hőmérséklettel, és a közeg, amelyben a reakció végbemegy, és 2), hogy a különböző reakciók változik hatalmas tartományban. Míg egy reakcióra csak század, sőt egy ezredmásodperc szükséges (pl. Robbanások), egyéb reakciókra szükség van órákra, napokra és évekre is. Ami az f (C) függvény formáját illeti, nagy bizonyossággal feltételezhető, hogy megfelelően ismert. Kiderül, hogy ennek a funkciónak a formája a reakcióban résztvevõ részecskék számától függ. Így egy molekuláris transzformációhoz, ha egy részecske részt vesz a reakcióban, akkor:
ha két részecske vesz részt a reakcióban, akkor van
stb., végül pedig n részecskékre
Integrálása ezeket az egyenleteket, megkapjuk egyszerű kifejezéseket kapcsolatos t és C t. E. Az idő és a koncentráció, és lehet ellenőrizni kísérlet érvényességének az alapvető sebességi egyenletek, koncentrációjának meghatározására különböző időintervallumokban, és expresszáló állandó k által t és C. Ezután, abban az esetben, , ha egyenleteink a valóságnak felelnek meg, akkor a k esetében ugyanolyan mennyiséget kell beszerezni. Így számos reakciót tanulmányoztak, és kiderült, hogy ezek az egyenletek meglehetősen indokoltnak tekinthetők. Meg kell azonban jegyezni, hogy mindezek egyenletek amelyek csak a gázok és a híg oldatok, azaz a. E. Ha a változás a koncentráció nem befolyásolja a tulajdonságait a közeg, mert a változás a környezet jelentősen megváltoztatja a k állandó. Reverzibilis reakciók esetén - lásd Chem. reakciók és kémiai egyensúly.