Chimie : fondements théoriques. Substance, réaction chimique

Pour la formation d'un complexe actif, il est nécessaire de surmonter une certaine barrière énergétique, en dépensant de l'énergie E A. Cette énergie est énergie d'activation - un excès d'énergie, par rapport à l'énergie moyenne à une température donnée, que les molécules doivent avoir pour que leurs collisions soient efficaces.

Dans le cas général, pour une réaction chimique A + B = C + D, la transition de matières premières A et B aux produits de réaction C et D à travers l'état du complexe actif A + B \u003d A¼B \u003d C + D peuvent être représentés schématiquement sous la forme de diagrammes d'énergie (Fig. 6.2).

Les interactions ioniques dans les solutions électrolytiques sont caractérisées par de faibles valeurs de E A et des taux très élevés. Par exemple:

Ca + 2 + SO \u003d CaSO 4.

Cela s'explique par le fait que les ions chargés de manière opposée sont attirés les uns vers les autres et qu'aucune énergie n'est nécessaire pour surmonter les forces répulsives des particules en interaction.

Influence du catalyseur

Une modification de la vitesse de réaction sous l'influence de petites additions de substances spéciales, dont la quantité ne change pas au cours du processus, est appelée catalyse.

Les substances qui modifient la vitesse d'une réaction chimique sont appelées catalyseurs.(substances qui modifient la vitesse des processus chimiques dans les organismes vivants - enzymes). Le catalyseur n'est pas consommé dans les réactions et n'entre pas dans la composition des produits finaux.

Les réactions chimiques se produisant en présence d'un catalyseur sont dites catalytiques. Il existe une catalyse positive - en présence d'un catalyseur, la vitesse d'une réaction chimique augmente - et une catalyse négative (inhibition) - en présence d'un catalyseur (inhibiteur), la vitesse d'une réaction chimique ralentit.

1. Oxydation du dioxyde de soufre en présence d'un catalyseur au platine :

2SO 2 + O 2 = 2SO 3 - catalyse positive.

2. Ralentir la formation de chlorure d'hydrogène en présence d'oxygène :

H 2 + Cl 2 \u003d 2HCl - catalyse négative.

Distinguer: a) catalyse homogène - les réactifs et le catalyseur forment un système monophasique ; b) catalyse hétérogène - les réactifs et le catalyseur forment un système de phases différentes.

Le mécanisme d'action du catalyseur. Le mécanisme d'action des catalyseurs positifs est réduit à une diminution de l'énergie d'activation de la réaction. Dans ce cas, un complexe actif avec un niveau d'énergie inférieur est formé et la vitesse de la réaction chimique augmente considérablement. Sur la fig. La figure 6.3 montre le diagramme d'énergie d'une réaction chimique se produisant en l'absence (1) et en présence (2) d'un catalyseur.

Si la réaction lente A + B = AB est réalisée en présence du catalyseur K, alors le catalyseur entre en interaction chimique avec l'un des produits de départ, formant un composé intermédiaire instable : A + K = AK.

L'énergie d'activation de ce processus est faible. Le composé intermédiaire AA est réactif ; il réagit avec un autre produit de départ, tandis que le catalyseur est libéré et quitte la zone de réaction :

AK + B = AB + K.

En résumant les deux processus, nous obtenons l'équation d'une réaction rapide : A + B + (K) = AB + (K).

Exemple. Oxydation du dioxyde de soufre avec la participation du catalyseur NO: 2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3 - une réaction lente;

Avec l'introduction d'un catalyseur - NO - un composé intermédiaire est formé : 2NO + O 2 \u003d 2NO 2.

En catalyse hétérogène, l'action accélératrice est associée à l'adsorption. Adsorption - le phénomène d'absorption des gaz, vapeurs, solutés par la surface corps solide. La surface du catalyseur n'est pas uniforme. Il possède les soi-disant centres actifs sur lesquels se produit l'adsorption des substances réactives, ce qui augmente leur concentration.

Certaines substances réduisent ou détruisent complètement l'activité d'un catalyseur solide - les poisons catalytiques (ceux-ci incluent des composés de plomb, d'arsenic, de mercure, de composés de cyanure). Les catalyseurs au platine sont particulièrement sensibles aux poisons catalytiques.

Il existe également des substances qui renforcent l'effet d'un catalyseur, bien qu'elles ne soient pas elles-mêmes des catalyseurs. Ces substances sont appelées promoteurs.

ÉQUILIBRE CHIMIQUE

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">24. "> "> Signes de réactions réversibles et irréversibles. Critères d'équilibre. Constante d'équilibre. Principe de Le Chatelier.

;color:#000000;background:#ffffff">1. La réaction est appelée;couleur:#000000;fond:#ffffff">réversible;color:#000000;background:#ffffff">, si sa direction dépend des concentrations des substances participant à la réaction. Par exemple, N;vertical-align:sub;color:#000000;background:#ffffff">2;couleur:#000000;fond:#ffffff"> + 3H;vertical-align:sub;color:#000000;background:#ffffff">2;couleur:#000000;fond:#ffffff"> = 2NH;vertical-align:sub;color:#000000;background:#ffffff">3;color:#000000;background:#ffffff"> à faible concentration d'ammoniac dans le mélange gazeux et à forte concentration d'azote et d'hydrogène, de l'ammoniac se forme ; au contraire, à forte concentration d'ammoniac, il se décompose, la réaction A la fin de la réaction réversible, c'est-à-dire lorsque l'équilibre chimique est atteint, le système contient à la fois les substances initiales et les produits de la réaction.

;color:#000000;background:#ffffff">Réactions irréversibles;color:#000000;background:#ffffff"> - réactions dans lesquelles les substances prises sont complètement converties en produits de réaction qui ne réagissent pas les uns avec les autres dans des conditions données, par exemple;background:#ffffff">, ;color:#000000;background:#ffffff">brûler;fond:#ffffff"> ;color:#000000;background:#ffffff">hydrocarbures;background:#ffffff">, ;color:#000000;background:#ffffff">éducation;color:#000000;background:#ffffff">faible dissociation;fond:#ffffff"> ;color:#000000;background:#ffffff">composés, précipitations, formation de substances gazeuses.

">Bilan chimique"> - l'état du système dans lequel la vitesse de la réaction directe (" xml:lang="en-US" lang="en-US">V;vertical-align:sub">1 ">) est égal à la vitesse de la réaction inverse (" xml:lang="en-US" lang="en-US">V;vertical-align:sub">2 ">). À l'équilibre chimique, les concentrations de substances restent inchangées. L'équilibre chimique a un caractère dynamique : les réactions directes et inverses ne s'arrêtent pas à l'équilibre.

"> L'état d'équilibre chimique est quantitativement caractérisé par la constante d'équilibre, qui est le rapport des constantes de la droite (" xml:lang="en-US" lang="en-US">K;vertical-align:sub">1 ">) et inverser ( " xml:lang="en-US" lang="en-US">K;vertical-align:sub">2 ">) réactions.

" xml:lang="en-US" lang="en-US">K = K;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">1/" xml:lang="en-US" lang="en-US">K;vertical-align:sub" xml:lang="en-US" lang="en-US">2" xml:lang="en-US" lang="en-US">= ([C];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">c" xml:lang="en-US" lang="en-US"> [D];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">d" xml:lang="en-US" lang="en-US">) / ([A];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">a" xml:lang="en-US" lang="en-US"> [B];vertical-align:super" xml:lang="en-US" lang="en-US">b" xml:lang="en-US" lang="en-US">)

"> La constante d'équilibre dépend de la température et de la nature des substances en réaction. Plus la constante d'équilibre est grande, plus l'équilibre est déplacé vers la formation de produits de réaction directs.

">Déplacement de l'équilibre chimique.

"\u003e 1. Modification de la concentration du réactif. In-in

1. "\u003e Augmenter la fin de la réf in-in se décale vers la droite
2. "> Une augmentation des produits déplacera l'équilibre vers la gauche

">2. Pression (uniquement pour les gaz)

1. ">Augmentation de la pression. Déplace l'équilibre en côté dedans occupant un volume moindre.
2. "\u003e Une diminution de la pression déplace l'équilibre vers v-v occupant un plus grand volume

"> 3. Température.

1. "> Pour une augmentation p-ième exothermique. T se déplace vers la gauche
2. "> Pour endothermique, une augmentation de T se décale vers la droite.
3. "> Les catalyseurs n'affectent pas l'équilibre chimique, mais accélèrent seulement son apparition

"> Le principe de Le Chatelier"> si un système en état d'équilibre dynamique est affecté de quelque manière que ce soit, la réaction qui empêche cet effet est principalement obtenue

" xml:lang="en-US" lang="en-US">N2+O2↔NO+ ∆H

" xml:lang="en-US" lang="en-US">→ t◦→

" xml:lang="en-US" lang="en-US">↓← ↓ t◦←

" xml:lang="en-US" lang="en-US"> ← p-

Les propriétés chimiques des substances sont révélées dans une variété de réactions chimiques.

Les transformations de substances, accompagnées d'une modification de leur composition et (ou) de leur structure, sont appelées réactions chimiques. On retrouve souvent la définition suivante : réaction chimique Le processus de transformation des substances initiales (réactifs) en substances finales (produits) est appelé.

Les réactions chimiques sont écrites à l'aide d'équations chimiques et de schémas contenant les formules des matières premières et des produits de réaction. Dans les équations chimiques, contrairement aux schémas, le nombre d'atomes de chaque élément est le même à gauche et à droite, ce qui reflète la loi de conservation de la masse.

Sur le côté gauche de l'équation, les formules des substances de départ (réactifs) sont écrites, sur le côté droit - les substances obtenues à la suite d'une réaction chimique (produits de réaction, substances finales). Le signe égal reliant les côtés gauche et droit indique que le total atomes des substances impliquées dans la réaction reste constante. Ceci est réalisé en plaçant des coefficients stoechiométriques entiers devant les formules, montrant les rapports quantitatifs entre les réactifs et les produits de réaction.

Les équations chimiques peuvent contenir des informations supplémentaires sur les caractéristiques de la réaction. Si une réaction chimique se déroule sous l'influence d'influences externes (température, pression, rayonnement, etc.), cela est indiqué par le symbole approprié, généralement au-dessus (ou "en dessous") du signe égal.

Nombre énorme réactions chimiques peuvent être regroupés en plusieurs types de réactions, qui se caractérisent par des caractéristiques bien définies.

Comme caractéristiques de classification les éléments suivants peuvent être sélectionnés :

1. Le nombre et la composition des matières premières et des produits de réaction.

2. État d'agrégation réactifs et produits de réaction.

3. Le nombre de phases dans lesquelles se trouvent les participants à la réaction.

4. La nature des particules transférées.

5. La possibilité que la réaction se déroule dans les sens direct et inverse.

6. Le signe de l'effet thermique sépare toutes les réactions en : exothermique réactions procédant avec l'exo-effet - la libération d'énergie sous forme de chaleur (Q> 0, ∆H<0):

C + O 2 \u003d CO 2 + Q

et endothermique réactions procédant à l'effet endo - l'absorption d'énergie sous forme de chaleur (Q<0, ∆H >0):

N 2 + O 2 \u003d 2NO - Q.

De telles réactions sont thermochimique.

Examinons plus en détail chacun des types de réactions.

Classification selon le nombre et la composition des réactifs et des substances finales

1. Réactions de connexion

Dans les réactions d'un composé à partir de plusieurs substances réagissantes d'une composition relativement simple, une substance d'une composition plus complexe est obtenue :

En règle générale, ces réactions s'accompagnent d'un dégagement de chaleur, c'est-à-dire conduisent à la formation de composés plus stables et moins riches en énergie.

Les réactions de la combinaison de substances simples sont toujours de nature redox. Les réactions de connexion se produisant entre des substances complexes peuvent se produire à la fois sans changement de valence :

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O \u003d Ca (HCO 3) 2,

et être classé comme redox :

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3.

2. Réactions de décomposition

Les réactions de décomposition conduisent à la formation de plusieurs composés à partir d'une substance complexe :

A = B + C + D.

Les produits de décomposition d'une substance complexe peuvent être à la fois des substances simples et complexes.

Parmi les réactions de décomposition qui se produisent sans modifier les états de valence, il convient de noter la décomposition des hydrates cristallins, des bases, des acides et des sels d'acides contenant de l'oxygène :

	à
4HNO 3	=	2H2O + 4NO2O + O2O.

2AgNO 3 \u003d 2Ag + 2NO 2 + O 2,
(NH 4) 2Cr 2 O 7 \u003d Cr 2 O 3 + N 2 + 4H 2 O.

Particulièrement caractéristiques sont les réactions redox de décomposition des sels d'acide nitrique.

Les réactions de décomposition en chimie organique sont appelées craquage :

C 18 H 38 \u003d C 9 H 18 + C 9 H 20,

ou déshydrogénation

C 4 H 10 \u003d C 4 H 6 + 2H 2.

3. Réactions de substitution

Dans les réactions de substitution, généralement une substance simple interagit avec une substance complexe, formant une autre substance simple et une autre complexe :

A + BC = AB + C.

Ces réactions appartiennent en grande majorité aux réactions redox :

2Al + Fe 2 O 3 \u003d 2Fe + Al 2 O 3,

Zn + 2HCl \u003d ZnCl 2 + H 2,

2KBr + Cl 2 \u003d 2KCl + Br 2,

2KSlO 3 + l 2 = 2KlO 3 + Cl 2.

Les exemples de réactions de substitution qui ne s'accompagnent pas d'un changement des états de valence des atomes sont extrêmement peu nombreux. Il convient de noter la réaction du dioxyde de silicium avec les sels d'acides oxygénés, qui correspondent à des anhydrides gazeux ou volatils :

CaCO 3 + SiO 2 \u003d CaSiO 3 + CO 2,

Ca 3 (RO 4) 2 + ZSiO 2 \u003d ZCaSiO 3 + P 2 O 5,

Parfois, ces réactions sont considérées comme des réactions d'échange :

CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + Hcl.

4. Réactions d'échange

Réactions d'échange Les réactions entre deux composés qui échangent leurs constituants sont appelées :

AB + CD = AD + CB.

Si des processus redox se produisent lors de réactions de substitution, les réactions d'échange se produisent toujours sans modifier l'état de valence des atomes. Il s'agit du groupe de réactions le plus courant entre des substances complexes - oxydes, bases, acides et sels :

ZnO + H 2 SO 4 \u003d ZnSO 4 + H 2 O,

AgNO 3 + KBr = AgBr + KNO 3,

CrCl 3 + ZNaOH = Cr(OH) 3 + ZNaCl.

Un cas particulier de ces réactions d'échange est réactions de neutralisation:

Hcl + KOH \u003d KCl + H 2 O.

Typiquement, ces réactions obéissent aux lois de l'équilibre chimique et se déroulent dans le sens où au moins une des substances est retirée de la sphère de réaction sous la forme d'une substance gazeuse, volatile, d'un précipité ou d'un composé à faible dissociation (pour les solutions) :

NaHCO 3 + Hcl \u003d NaCl + H 2 O + CO 2,

Ca (HCO 3) 2 + Ca (OH) 2 \u003d 2CaCO 3 ↓ + 2H 2 O,

CH 3 COONa + H 3 RO 4 \u003d CH 3 COOH + NaH 2 RO 4.

5. Réactions de transfert.

Dans les réactions de transfert, un atome ou un groupe d'atomes passe d'une unité structurale à une autre :

AB + BC \u003d A + B 2 C,

A 2 B + 2CB 2 = DIA 2 + DIA 3.

Par exemple:

2AgCl + SnCl 2 \u003d 2Ag + SnCl 4,

H 2 O + 2NO 2 \u003d HNO 2 + HNO 3.

Classification des réactions selon les caractéristiques de phase

Selon l'état d'agrégation des substances réactives, on distingue les réactions suivantes:

1. Réactions gazeuses

H2 + Cl2		2HCl.

2. Réactions dans les solutions

NaOH (p-p) + Hcl (p-p) \u003d NaCl (p-p) + H 2 O (l)

3. Réactions entre solides

	à
CaO (tv) + SiO 2 (tv)	=	CaSiO 3 (TV)

Classification des réactions selon le nombre de phases.

Une phase est comprise comme un ensemble de parties homogènes d'un système ayant les mêmes propriétés physiques et chimiques et séparées les unes des autres par une interface.

De ce point de vue, toute la variété des réactions peut être divisée en deux classes :

1. Réactions homogènes (à phase unique). Celles-ci comprennent des réactions se produisant en phase gazeuse et un certain nombre de réactions se produisant dans des solutions.

2. Réactions hétérogènes (multiphases). Celles-ci incluent des réactions dans lesquelles les réactifs et les produits de la réaction sont dans des phases différentes. Par exemple:

réactions en phase gaz-liquide

CO2 (g) + NaOH (p-p) = NaHCO3 (p-p).

réactions en phase gaz-solide

CO 2 (g) + CaO (tv) \u003d CaCO 3 (tv).

réactions en phase liquide-solide

Na 2 SO 4 (solution) + BaCl 3 (solution) \u003d BaSO 4 (tv) ↓ + 2NaCl (p-p).

réactions en phase liquide-gaz-solide

Ca (HCO 3) 2 (solution) + H 2 SO 4 (solution) \u003d CO 2 (r) + H 2 O (l) + CaSO 4 (tv) ↓.

Classification des réactions selon le type de particules véhiculées

1. Réactions protolytiques.

À réactions protolytiques comprennent les processus chimiques, dont l'essence est le transfert d'un proton d'un réactif à un autre.

Cette classification est basée sur la théorie protolytique des acides et des bases, selon laquelle un acide est toute substance qui donne un proton, et une base est une substance qui peut accepter un proton, par exemple :

Les réactions protolytiques comprennent les réactions de neutralisation et d'hydrolyse.

2. Réactions redox.

Celles-ci incluent des réactions dans lesquelles les réactifs échangent des électrons, tout en modifiant l'état d'oxydation des atomes des éléments qui composent les réactifs. Par exemple:

Zn + 2H + → Zn 2 + + H 2 ,

FeS 2 + 8HNO 3 (conc) = Fe(NO 3) 3 + 5NO + 2H 2 SO 4 + 2H 2 O,

La grande majorité des réactions chimiques sont redox, elles jouent un rôle extrêmement important.

3. Réactions d'échange de ligands.

Il s'agit notamment de réactions au cours desquelles une paire d'électrons est transférée avec formation d'une liaison covalente par le mécanisme donneur-accepteur. Par exemple:

Cu(NO 3) 2 + 4NH 3 = (NO 3) 2,

Fe + 5CO = ,

Al(OH) 3 + NaOH = .

Une caractéristique des réactions d'échange de ligands est que la formation de nouveaux composés, dits complexes, se produit sans modification de l'état d'oxydation.

4. Réactions d'échange atomique-moléculaire.

Ce type de réactions comprend de nombreuses réactions de substitution étudiées en chimie organique, qui se déroulent selon le mécanisme radicalaire, électrophile ou nucléophile.

Réactions chimiques réversibles et irréversibles

Réversibles sont de tels processus chimiques, dont les produits sont capables de réagir les uns avec les autres dans les mêmes conditions dans lesquelles ils sont obtenus, avec la formation de substances de départ.

Pour les réactions réversibles, l'équation s'écrit généralement comme suit :

Deux flèches dirigées de manière opposée indiquent que dans les mêmes conditions, les réactions directes et inverses se déroulent simultanément, par exemple :

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOS 2 H 5 + H 2 O.

De tels processus chimiques sont irréversibles, dont les produits ne peuvent pas réagir les uns avec les autres avec la formation de substances de départ. Des exemples de réactions irréversibles sont la décomposition du sel de Bertolet lorsqu'il est chauffé :

2KSlO 3 → 2KSl + ZO 2,

ou oxydation du glucose avec l'oxygène atmosphérique :

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O.

Les matières premières solides peuvent également réagir entre elles lors de leur séparation spatiale. A cet égard, contrairement aux réactions classiques en phase solide, il n'est pas nécessaire d'utiliser des matières premières en quantités stoechiométriques. Le produit final, quel que soit le rapport des matières premières, aura une composition stoechiométrique.
Les matières premières solides et les produits de réaction n'affectent pas le déplacement de l'équilibre chimique hétérogène.
Les matières premières solides peuvent également réagir entre elles lors de leur séparation spatiale. A cet égard, excellent Le produit final, quel que soit le rapport des matières premières, aura une composition stoechiométrique.
Les réactions entre les matières premières solides peuvent être accélérées du fait que les solides sont associés les uns aux autres par une réaction de transport. On peut prévoir que ce principe sera transposé à de nombreuses réactions entre solides. En même temps, il est particulièrement avantageux que les réactions de transport appropriées puissent être sélectionnées sur la base de concepts théoriques simples.
La composition granulométrique des particules chargées de la matière première solide et le régime hydrodynamique du procédé ne changent pas.
Seules les molécules de la matière première solide AI qui pénètrent dans les centres d'adsorption remplis de la substance AZ participent à la réaction chimique.
Ainsi, la composition de la masse fondue avec un apport continu de matières premières solides est déterminée par le rapport PiSy/p2sH, et avec différentes tailles de morceaux de chaux et de carbone, on obtiendra une composition différente de la masse fondue.
Pour obtenir un extrait aqueux, 50 à 80 mg de matériau de départ solide sont bouillis pendant plusieurs minutes avec 3 ml d'eau, qui sont réapprovisionnés goutte à goutte au fur et à mesure de l'évaporation de la solution. Un extrait aqueux à réaction neutre (extrait aqueux neutre) peut contenir des cations interférents qu'il faut éliminer à la soude de la même façon que si l'objet étudié est un liquide (voir p. Suite à la neutralisation d'un alcalin (après l'action de la soude) liquide et en séparant les sédiments reçoivent la solution préparée.
Courbes vitesse-temps de la décomposition de l'oxalate d'argent. D110 C. Les points indiquent les résultats des expériences sans interruptions, les cercles indiquent l'expérience avec des pauses de 60 minutes. (/ et 30 min. (/ /. De telles expériences montrent en même temps qu'un simple mélange d'une matière première solide avec un produit solide peut ne pas suffire à détecter l'action autocatalytique de ce dernier.
Un processus chimico-technologique dans lequel des substances de départ gazeuses sont soufflées à travers les trous depuis le bas de l'appareil, tandis que les substances de départ solides semblent bouillir, étant à l'état suspendu tout le temps. Dans ce cas, les réactions se déroulent dans le lit fluidisé lui-même.
La chimie est un processus technologique dans lequel des substances de départ gazeuses sont soufflées à travers les trous depuis le bas de l'appareil, et les substances de départ solides semblent bouillir, étant tout le temps à l'état suspendu. Dans ce cas, les réactions se déroulent dans le lit fluidisé lui-même.
Courbes typiques af (t du processus de dissociation thermique des solides. Des explications sont données dans le texte. Lors de la description du déroulement de la dissociation thermique, la vitesse de réaction est le plus souvent rendue dépendante de la composition de la phase solide, exprimée par le degré de transformation (décomposition) a du matériau de départ solide La figure VIII-12 montre les dépendances les plus caractéristiques de a sur le temps de réaction.
En tableau. La figure 22 résume les données relatives à la possibilité de retrouver des anions dans les fractions analytiques décrites ci-dessus, résultant de la préparation d'une solution à partir de la matière première solide à analyser.

Dans la déshydratation de l'oxalate de manganèse dihydraté étudiée du point de vue de la théorie de Volmer, pour laquelle la formation d'un produit amorphe et sa cristallisation ultérieure ont été prouvées par diffraction des rayons X, la croissance des noyaux d'un produit solide et amorphe a été observée même avant la formation d'un produit cristallin, ce qui prouve les propriétés catalytiques particulières de l'interface : corps solide de départ/produit solide et pour l'état radiographiquement amorphe. La cristallisation d'un produit amorphe peut cependant être importante pour expliquer la dépendance de la vitesse à la pression de vapeur lors de la décomposition des hydrates cristallins. Dans ces cas, la formation d'une couche de produit amorphe difficilement perméable aux molécules d'eau peut entraîner une diminution de la vitesse de réaction.
Ft - le débit de matière solide entrant dans l'appareil, kg / h; Fg (0) - le débit de matière gazeuse entrant dans l'appareil, kg / heure; Fg - débit de substance gazeuse entrant en interaction chimique, kg / heure; Fr est le volume occupé par la phase gazeuse dans le volume réactionnel de l'appareil, m3 ; GT est le poids du matériau de départ solide dans le volume réactionnel de l'appareil, en kg ; GT est le poids de la matière première gazeuse dans le volume réactionnel de l'appareil, kg ; с q - concentration équivalente de la substance source gazeuse dans le volume de réaction de l'appareil, kg / m8; a est le coefficient stoechiométrique de passage du flux de substance Fm au flux Fg ; & g, / cg - coefficients de décharge des phases solide et gazeuse, l / heure; K est la constante de vitesse de réaction ; F (p) - une fonction qui reflète l'ordre de la réaction ; X - coordonnée de sortie (température); Ta est la constante de temps du modèle thermique du volume réactionnel de l'appareil ; K7 - coefficient d'amplification du modèle thermique du volume de réaction de l'appareil.
Un mélange de 5 1 g de cyclopentadiényl manganèse tricarbonyle, 13 7 g de trichlorure de phosphore, 4 25 g de chlorure d'aluminium et 15 ml d'isopentane a été chauffé sous agitation vigoureuse et maintenu à une température de 45 - 50 C pendant 3 heures. Avant chauffage, le mélange est une suspension de matières premières solides dans une solution jaune.
Il est important d'établir quels ions sont absents de l'échantillon. Les essais préliminaires) sont principalement réalisés avec des matières premières solides, les solutions sont évaporées.
Très souvent, la vitesse de dissolution du matériau de départ est si faible ou le produit de la réaction est si légèrement soluble que la nouvelle phase se dépose de manière dense sur la phase d'origine et, de ce fait, sa forme externe répète la forme de la substance d'origine. De telles transformations qui se produisent à l'interface du matériau de départ solide et conduisent à la production de produits finaux solides sont appelées réactions topochiliques au sens étroit du terme. Contrairement aux réactions se produisant dans le volume d'une solution, le degré de dispersion des produits de réaction dans ce cas est similaire à la dispersion des matières premières. La manière topochimique d'y voir est donc particulière - mais applicable dans la description des catalyseurs, l'extraction électrolytique des métaux et en matière de corrosion.
Si la pression de vapeur favorise la réaction entre les solides, il faut s'attendre à la même chose des réactions de transport chimique. Quelles sont les opportunités offertes par les réactions de transport comme moyen d'interaction entre les matières premières solides.
Dans les réactions en phase solide, la transformation ne peut commencer que dans la masse de la phase puis se développer à l'interface entre la nouvelle et l'ancienne phase. De telles réactions, où la zone ou le front de transformation passe le long de l'interface entre le matériau de départ solide et le produit solide, sont appelées topochimiques. Un exemple de telles réactions est l'altération des hydrates cristallins. Même Faraday a noté que les cristaux transparents bien facettés de Cu2SO4 - 5H2O ne perdent pas d'eau dans l'air sec pendant longtemps. Si, en revanche, une égratignure est appliquée à leur surface ou si une cassure est effectuée, une déshydratation rapide du cristal commence immédiatement, qui se propage toujours à partir de la zone endommagée.
Le fait que de nombreux anions peuvent être détectés de manière fractionnée ne signifie pas que la détection des anions est une tâche plus facile que la découverte des cations. Même avec le nombre limité d'anions étudiés dans ce manuel, l'analyse présente de grandes difficultés si l'étude est donnée un matériau de départ solide qui est insoluble dans l'eau. Une telle substance est soumise à un traitement à la soude (extrait de soude), qui est associé à un certain nombre de complications dans le travail.
Lorsque vous écrivez des réactions entre des solutions d'électrolytes, vous devez à chaque fois imaginer s'il existe une raison qui interfère avec le déroulement réel d'une réaction particulière. Par exemple, si une solution d'électrolyte interagit avec des solides et qu'en même temps l'un des produits est peu soluble, la réaction peut s'arrêter rapidement du fait qu'une couche du même produit de réaction solide se forme à la surface du solide matériau de départ, ce qui empêche son apparition ultérieure. C'est pourquoi pour obtenir du dioxyde de carbone par action de l'acide sur le marbre, on prend de l'acide chlorhydrique, et non de l'acide sulfurique, puisque dans le cas de l'acide sulfurique, le marbre se recouvre rapidement d'une couche de gypse (CaSO4 - 2H2O) et la réaction ne se produit pratiquement pas.
Un réacteur à lit fluidisé est utilisé pour faire réagir le bismuth avec le fluor. La technique de synthèse en lit fluidisé empruntée à la technologie présente les avantages suivants : établissement rapide de l'équilibre thermique dans le mélange réactionnel, pas de frittage des produits de réaction solides, bon échange thermique avec les parois du tube, grande surface de matières premières solides et donc conversion rapide.
Pour le système r - t, une augmentation de la surface de contact de phase est obtenue en broyant la phase solide. Le matériau gazeux est mis en contact avec le matériau de départ pulvérisé de diverses manières, par exemple, des particules solides du matériau sont placées sur les étagères du réacteur, et le flux de gaz se déplace sur les étagères. Dans d'autres cas, une matière première solide finement divisée est pulvérisée dans un courant de matière première gazeuse dans un volume creux ; ainsi, le combustible pulvérisé est brûlé dans les fours des chaudières à vapeur.
Dans les processus industriels rapides, les réactions dans les mélanges de solides se déroulent généralement à des vitesses des milliers de fois plus rapides que ce qui serait possible avec une interaction directe des phases solides. L'épaisseur de la couche du produit résultant est presque la même sur toute la surface du grain qu'elle recouvre. Ceci s'explique par le fait que les réactions ayant lieu entre des matières premières solides se déroulent en fait avec la participation de phases gazeuses ou liquides.
Dans le développement de la chimie des réactions à l'état solide, des discussions ont souvent été soulevées sur la question de savoir si les solides peuvent réagir les uns avec les autres sans la participation d'un liquide ou d'un gaz. Ce problème a maintenant été résolu en faveur de l'existence de réactions purement en phase solide. Il est intéressant, cependant, que l'on puisse montrer sur toute une série de transformations avec des matières premières solides qu'une certaine phase liquide ou gazeuse participe néanmoins comme médiateur de la réaction. Cependant, les généralisations dans ce domaine doivent être évitées - au contraire, il est nécessaire d'étudier expérimentalement l'état du système dans chaque cas individuel. Budnikov et Ginstling ont traité de telles études en détail.
Si le problème de la substance initiale pour la formation de pétrole et de gaz dans son ensemble peut être considéré comme résolu, alors le problème du mécanisme de formation de pétrole et de gaz, qui est le problème clé, doit encore être résolu en détail. La communauté de la composition de la matière organique, des roches sédimentaires et des hydrocarbures (HC) est un argument important en faveur d'une source biosphérique de pétrole et de gaz. Le rôle de l'énergie thermique (chauffage) pour obtenir des hydrocarbures liquides et gazeux à partir d'une matière première solide est également évident. Ces circonstances ont permis de créer un concept sur les centres de génération d'hydrocarbures et de formuler des idées sur les principales phases de formation du gaz et du pétrole, qui se sont répandues dans le monde entier.

La vitesse des réactions se produisant sans la participation des phases gazeuse et liquide est si faible qu'elles ne peuvent pas avoir une grande importance pratique dans les procédés industriels rapides. Mais en pratique, les réactions dans les mélanges de solides se déroulent généralement à des vitesses des milliers de fois supérieures à ce qui serait possible avec une interaction directe des solides. L'épaisseur de la couche du produit résultant est presque la même sur toute la surface du grain qu'elle recouvre. Ceci s'explique par le fait que les réactions ayant lieu entre des matières premières solides se déroulent en fait avec la participation de phases gazeuses ou liquides.
La vitesse de ces réactions se déroulant sans la participation des phases gazeuse et liquide est si faible qu'elles ne peuvent pas avoir une grande importance pratique dans les procédés industriels rapides mis en oeuvre, en particulier, dans la production de sels. Dans la pratique, les réactions dans des mélanges de solides se déroulent généralement à des vitesses des milliers de fois supérieures à ce qui serait possible avec une interaction directe des solides. L'épaisseur de la couche du produit résultant est presque la même sur toute la surface du grain qu'elle recouvre. Ceci s'explique par le fait que les réactions ayant lieu entre des matières premières solides se déroulent en fait avec la participation de phases gazeuses ou liquides.
La vitesse des réactions se produisant sans la participation des phases gazeuse et liquide est si faible qu'elles ne peuvent pas avoir une grande importance pratique dans les procédés industriels rapides. Mais en pratique, les réactions dans les mélanges de solides se déroulent généralement à des vitesses des milliers de fois supérieures, ou à celles qui seraient possibles avec une interaction directe des solides. L'épaisseur de la couche du produit résultant est presque la même sur toute la surface du grain qu'elle recouvre. Ceci s'explique par le fait que les réactions ayant lieu entre des matières premières solides se déroulent en fait avec la participation de phases gazeuses ou liquides.
Il est incroyable que ces contraintes de compression, par rapport auxquelles les solides sont plus forts que par rapport à la tension, aient atteint l'ampleur nécessaire à la destruction des cristaux microscopiques. Expériences directes pour étudier la dépendance de la vitesse de décomposition du permanganate de potassium sur la taille de la surface, qui est inversement propo. Ceci montre que la fragmentation en elle-même n'est pas toujours la cause de l'accélération observée de la réaction. L'explication de l'accélération de la réaction des corps solides par l'existence de réactions en chaîne ramifiée se heurte également à quelques difficultés. Les conditions en phase solide diffèrent significativement de celles en phase gazeuse ou liquide par leur hétérogénéité. Si le mécanisme en chaîne existe, alors une telle réaction est toujours limitée par l'interface entre le matériau de départ solide et le produit de réaction. Dès lors, même en présence d'un mécanisme en chaîne, se pose la question des raisons des propriétés particulières de l'interface : solide initial / produit solide.

Ce moment d'équilibre a été établi, c'est-à-dire que la vitesse de la réaction directe (A + 2B = C) est devenue égale à la vitesse de la réaction inverse (B = A + 2B). On sait que la concentration à l'équilibre de la substance A est de 0,12 mol/litre, l'élément B est de 0,24 mol/litre et la substance C est de 0,432 mol/litre. Il est nécessaire de déterminer les concentrations initiales de A et B.

Étudiez le schéma d'interaction chimique. Il en résulte qu'une mole (d'élément C) s'est formée à partir d'une mole de substance A et de deux moles de substance B. Si 0,432 mole d'élément C se sont formées en une réaction (selon les conditions du problème), alors, respectivement 0,432 mole de substance A et 0,864 mole d'élément B.

Vous connaissez les concentrations d'équilibre des matières premières : [A] = 0,12 mol/litre, [B] = 0,24 mol/litre. En ajoutant à ces valeurs celles qui ont été consommées lors de la réaction, on obtient les valeurs des concentrations initiales : [A] 0 = 0,12 + 0,432 = 0,552 mol/litre ; [B]0 = 0,24 + 0,864 = 1,104 mol/litre.

Vous pouvez également déterminer les concentrations initiales des substances à l'aide de la constante d'équilibre (Kp) - le rapport des concentrations à l'équilibre de la réaction au produit des concentrations à l'équilibre des substances de départ. La constante d'équilibre est calculée par la formule : Кр = [C]n [D]m /([A]0x[B]0y), où [C] et [D] sont les concentrations à l'équilibre des produits de réaction С et D ; n, m sont leurs coefficients. En conséquence, [A]0, [B]0 sont les concentrations d'équilibre des éléments entrant dans ; x,y sont leurs coefficients.

Connaissant le schéma exact de la réaction en cours, l'équilibre concentration au moins un produit et une substance initiale, ainsi que la valeur de la constante d'équilibre, il est possible d'écrire les conditions de ce problème sous la forme d'un système de deux équations à deux inconnues.

Astuce 2 : Comment déterminer le prix d'équilibre et le volume d'équilibre

Nous savons tous ce qu'est un marché. Chacun de nous fait des achats tous les jours. De mineur - acheter un billet dans le bus, à grande échelle - acheter des maisons, des appartements, louer des terrains. Quelle que soit la structure du marché : marchandise, stock - tous ses mécanismes internes sont essentiellement les mêmes, mais nécessitent néanmoins attention particulière, puisqu'une personne ne peut pas se passer de relations marchandes.

Instruction

Pour trouver un équilibre le prix et le volume d'équilibre, un certain nombre de facteurs doivent être déterminés. Tels que le montant de la demande et le montant de l'offre. Ces mécanismes de marché ne font qu'affecter l'équilibre. Il existe également diverses structures de marché : monopole, oligopole et concurrence. Dans les marchés monopolistiques et oligopolistiques, calculez l'équilibre le prix et le volume ne suit pas. En gros, il n'y a pas d'équilibre. L'entreprise monopolistique s'impose le prix et le volume de production. Dans un oligopole, plusieurs entreprises s'unissent dans un cartel de la même manière que les monopoles contrôlent ces facteurs. Mais en compétition, tout se passe selon la règle de la « main invisible » (par l'offre et la demande).

La demande est le besoin du consommateur pour un produit ou un service. Il est inversement proportionnel au prix et donc la courbe de demande a une pente négative sur le graphique. En d'autres termes, l'acheteur souhaite toujours acheter plus de produits à un prix inférieur.

La quantité de biens et de services que les vendeurs sont prêts à mettre sur le marché constitue l'offre. Contrairement à la demande, il est directement proportionnel au prix et a une pente positive sur le graphique. En d'autres termes, les vendeurs ont tendance à vendre plus de biens à un prix plus élevé.

C'est le point d'intersection de l'offre et de la demande sur le graphique qui est interprété comme l'équilibre. La demande et l'offre de tâches sont décrites par des fonctions dans lesquelles il existe deux variables. L'un d'eux est le prix, l'autre est le volume de production. Par exemple : P=16+9Q (P - prix, Q - volume). Pour trouver un équilibre le prix deux fonctions doivent être assimilées - l'offre et la demande. Ayant trouvé l'équilibre le prix, vous devez le substituer dans l'une des formules et calculer Q, c'est-à-dire le volume d'équilibre. Ce principe fonctionne également dans le sens inverse : d'abord le volume est calculé, puis le prix.

Exemple : Il faut déterminer l'équilibre le prix et le volume d'équilibre, si l'on sait que la valeur de l'offre et de la demande sont décrites par les fonctions : 3P=10+2Q et P=8Q-1, respectivement.
Solution:
1) 10+2Q=8Q-1
2) 2Q-8Q=-1-10
3) -6Q=-9
4) Q=1.5 (c'est le volume d'équilibre)
5) 3P=10+2*1.5
6) 3P=13
7) P=4.333
Prêt.

Au cours des réactions, certaines substances se transforment en d'autres, tout en modifiant leur composition. Ainsi, « d'origine concentration" - ce concentration substances avant le début d'une réaction chimique, c'est-à-dire leur transformation en d'autres substances. Bien entendu, une telle transformation s'accompagne d'une diminution de leur nombre. En conséquence, ils diminuent concentration substances initiales, jusqu'à des valeurs nulles - si la réaction s'est déroulée jusqu'au bout, de manière irréversible, et que les composants ont été pris en quantités équivalentes.

Instruction

Supposons que l'on vous confie la tâche suivante. Un certain a procédé, au cours duquel les premiers, pris comme A et B, se sont transformés en produits, par exemple, conditionnellement C et D. C'est-à-dire que la réaction s'est déroulée selon le schéma suivant: A + B \u003d C + G. À des concentrations de substance B égales à 0,05 mol / l et de substances G - 0,02 mol / l, un certain équilibre chimique s'est établi. Nécessaire