Valtion budjettitaloudellinen korkea-asteen ammatillinen koulutuslaitos "Kazanin valtion lääketieteellinen yliopisto" Venäjän federaation terveysministeriön Lääketieteen ja farmaseuttinen korkeakoulu Analyyttisen kemian kehityksen historia Täydentäjä: Davletshina Gulnaz R-ryhmä
Analyyttinen kemia on tiedettä menetelmistä aineen kemiallisen koostumuksen ja rakenteen määrittämiseksi. Tämä CS:n määritelmä näyttää kuitenkin olevan tyhjentävä. Analyyttisen kemian aiheena on analyyttisten menetelmien kehittäminen ja niiden käytännön toteutus sekä laaja analyyttisten menetelmien teoreettisten perusteiden tutkimus. Tämä sisältää alkuaineiden ja niiden yhdisteiden olemassaolon muotojen tutkimisen erilaisissa ympäristöissä ja aggregaatiotiloissa, koordinaatioyhdisteiden koostumuksen ja stabiiliuden määrittäminen, aineen optiset, sähkökemialliset ja muut ominaisuudet, kemiallisten reaktioiden nopeuksien tutkiminen, määritys menetelmien metrologisten ominaisuuksien jne. Merkittävä rooli on pohjimmiltaan uusien analyysimenetelmien etsimisellä sekä tieteen ja tekniikan nykyaikaisten saavutusten käytöllä analyyttisiin tarkoituksiin.
Tehtävästä, analysoitavan aineen ominaisuuksista ja muista olosuhteista riippuen aineiden koostumus ilmaistaan eri tavalla. Aineen kemiallista koostumusta voidaan karakterisoida alkuaineiden tai niiden oksidien tai muiden yhdisteiden massaosuudella (%) sekä yksittäisten kemiallisten yhdisteiden tai faasien, isotooppien jne. pitoisuudella näytteessä lejeeringit ilmaistaan yleensä aineosien sementtien massaosuudella (%); kivien, malmien, mineraalien jne. koostumus, alkuaineiden pitoisuus niiden yhdisteiden, useimmiten oksidien, suhteen.
Analyyttisen kemian teoreettinen perusta on luonnontieteen peruslait, kuten D. I. Mendelejevin jaksollinen laki, aineen massan ja energian säilymisen lait, aineen koostumuksen pysyvyys, teholliset massat jne. Analyyttinen kemia on tiiviisti. liittyvät fysiikkaan, epäorgaaniseen, orgaaniseen, fysikaaliseen ja kolloidiseen kemiaan, sähkökemiaan, kemialliseen termodynamiikkaan, liuosteoriaan, metrologiaan, informaatioteoriaan ja moniin muihin tieteisiin.
Analyyttisellä kemialla on tärkeä tieteellinen ja käytännön merkitys. Lähes kaikki kemian peruslait on löydetty tämän tieteen menetelmillä. Erilaisten materiaalien, tuotteiden, malmien, mineraalien, kuun maaperän, kaukaisten planeettojen ja muiden taivaankappaleiden koostumus määritettiin analyyttisen kemian menetelmillä, ja useiden jaksollisen järjestelmän elementtien löytäminen mahdollisti tarkkojen menetelmien käytön analyyttisestä kemiasta. Analyyttisen kemian merkitys
Muinaisina aikoina tunnettiin monia analyyttisen kemian käytännön tekniikoita ja analyyttisiä tekniikoita. Tämä on ennen kaikkea määritystekniikkaa tai analyysianalyysiä, joka suoritettiin "kuivana", eli liuottamatta näytettä ja käyttämällä liuoksia. Palomääritysmenetelmillä seurattiin jalometallien puhtautta ja määritettiin niiden pitoisuudet malmeissa, metalliseoksissa jne. Palomääritystekniikka toisti jalometallien tuotantoprosessin laboratorio-olosuhteissa. Näitä analyysimenetelmiä käytettiin muinaisessa Egyptissä ja Kreikassa, ja ne tunnettiin myös Kiovan Venäjällä. Liuoksen reaktioiden käytännön merkitys oli tuolloin pieni. Analyyttisen kemian kehityksen päävaiheet
Teollisuuden ja eri toimialojen kehitys 1600-luvun puoliväliin mennessä. vaati uusia analyysi- ja tutkimusmenetelmiä, koska analyysianalyysit eivät enää pystyneet vastaamaan kemianteollisuuden ja monien muiden teollisuudenalojen tarpeita. Tähän mennessä 1600-luvun puoliväliin mennessä. viittaavat yleensä analyyttisen kemian alkuperään ja itse kemian muodostumiseen tieteenä. Malmien, mineraalien ja muiden aineiden koostumuksen määrittäminen herätti suurta kiinnostusta, ja kemiallisesta analyysistä tuli tähän aikaan kemian tieteen päätutkimusmenetelmä. R. Boyle () kehitti kemiallisen analyysin yleiset käsitteet. Hän loi perustan nykyaikaiselle kvalitatiiviselle analyysille "märkä"-menetelmällä eli reaktioiden suorittamisella liuoksessa, otti käyttöön tuolloin tunnetun kvalitatiivisen reaktiojärjestelmän ja ehdotti useita uusia (ammoniakille, kloorille jne.), käytti lakmusia. havaita happoja ja emäksiä ja tehnyt muita tärkeitä löytöjä.
M.V. Lomonosov () oli ensimmäinen, joka käytti järjestelmällisesti vaakoja kemiallisten reaktioiden tutkimuksessa. Vuonna 1756 hän loi kokeellisesti yhden luonnon peruslaeista, aineen massan säilymisen lain, joka muodosti kvantitatiivisen analyysin perustan ja jolla on suuri merkitys koko tieteelle. M.V. Lomonosov kehitti monia kemiallisen analyysin ja tutkimuksen menetelmiä, jotka eivät ole menettäneet merkitystään tähän päivään asti (tyhjiösuodatus, gravimetriset analyysioperaatiot jne.). M.V. Lomonosovin saavutuksiin analyyttisen kemian alalla kuuluvat kaasuanalyysin perustan luominen, mikroskoopin käyttö kiteiden muodon kvalitatiiviseen analyysiin, mikä johti myöhemmin mikrokristalloskopia-analyysin kehittämiseen, ja refraktometri ja muut instrumentit. Hänen oman tutkimuksensa tulokset ja kemisti-tutkijan, analyytikon ja teknologian M.V. Lomonosovin kokemus tiivistettiin kirjaan "Metallurgian tai malmin louhinnan ensimmäiset perusteet" (1763), jolla oli valtava vaikutus analyyttisen kemian ja kemian kehitykseen. liittyvät alat sekä metallurgia ja malmin louhinta.
Tarkkojen kemiallisten analyysimenetelmien käyttö mahdollisti monien luonnollisten aineiden ja teknisten prosessointituotteiden koostumuksen määrittämisen sekä kemian peruslainsäädäntöjen vahvistamisen. A.L. Lavoisier () määritti ilman, veden ja muiden aineiden koostumuksen ja kehitti palamisen happiteorian. Analyyttisten tietojen perusteella D. Dalton () kehitti aineen atomiteorian ja vahvisti koostumuksen pysyvyyden ja moninkertaisten suhteiden lait. J. L. Gay-Lussac () ja A. Avogadro () muotoili kaasulakeja.
M. V. Severgin () ehdotti kolorimetristä analyysiä, joka perustuu liuoksen värin intensiteetin riippuvuuteen aineen pitoisuudesta, J. L. Gay-Lussac kehitti titrimetrisen analyysimenetelmän. Nämä menetelmät yhdessä gravimetristen menetelmien kanssa muodostivat klassisen analyyttisen kemian perustan ja ovat säilyttäneet merkityksensä nykypäivään. Uusilla menetelmillä rikastettu analyyttinen kemia kehittyi ja parani edelleen. 1700-luvun lopulla. T. E. Lovitz (), joka kehittää M. V. Lomonosovin ideoita, loi mikrokiteisen analyysin - menetelmän suolojen kvalitatiiviseen analyysiin niiden kiteiden muodon perusteella.
1700- ja 1800-luvun lopulla. monien tutkijoiden T. W. Bergmanin (), L. Z. Tenardin (), K. K. Klausin () ja muiden teosten avulla luotiin systemaattinen kvalitatiivinen analyysi. Kehitetyn kaavion mukaisesti tietyt alkuaineryhmät saostettiin analysoidusta liuoksesta ryhmäreagenssien vaikutuksesta ja sitten näiden ryhmien sisällä löydettiin yksittäisiä alkuaineita. Tämän työn viimeisteli K. R. Fresenius (), joka kirjoitti oppikirjoja kvalitatiivisesta ja kvantitatiivisesta analyysistä ja perusti ensimmäisen analyyttisen kemian lehden (Zeitschrift fur analytische Chemie, tällä hetkellä Fresenius Z. anal. Chem.). Samaan aikaan I. Ya Berzelius () ja J. Liebig () paransivat ja kehittivät orgaanisten yhdisteiden analyysimenetelmiä pääalkuaineiden C, H, N jne. määrittämiseksi. Titrimetrinen analyysi edistyy huomattavasti , permanganatometria jne. löytö tehdään R. W. Bunsen () ja G. R. Kirchhoff (). Ne tarjoavat spektrianalyysiä, josta tulee yksi analyyttisen kemian päämenetelmistä, joka kehittyy jatkuvasti nykypäivään.
D. I. Mendelejevin () vuonna 1869 löytämällä jaksollisen lain () oli valtava vaikutus kemian ja muiden tieteiden kehitykseen, ja D. I. Mendelejevin "Kemian perusteet" tuli perusta analyyttisen kemian tutkimukselle. A. M. Butlerovin luoma teoria orgaanisten yhdisteiden rakenteesta oli myös erittäin tärkeä. Merkittävä vaikutus analyyttisen kemian muodostumiseen ja sen opetukseen oli A. A. Menshutkinin vuonna 1871 julkaistulla "Analyyttisellä kemialla", joka kävi läpi 16 painosta maassamme ja käännettiin saksaksi ja englanniksi. Vuonna 1868 D.I. Mendeleev ja N.A. Menshutkin, Pietarin yliopistoon perustettiin Russian Chemical Society, joka aloitti oman lehden julkaisemisen vuonna 1869. Tieteellisen kemian seuran luominen ja lehden julkaiseminen vaikuttivat myönteisesti kotimaisen kemian ja erityisesti analyyttisen kemian kehitykseen.
Erityisen kemian alan kehitti N. S. Kurnakov () fysikaalis-kemiallinen analyysi, joka perustui "koostumus-ominaisuus" -kaavioiden tutkimukseen. Fysikaalis-kemiallisen analyysimenetelmän avulla voidaan määrittää monimutkaisissa järjestelmissä muodostuneiden yhdisteiden koostumus ja ominaisuudet perustuen järjestelmän ominaisuuksien riippuvuuteen sen koostumuksesta eristämättä yksittäisiä yhdisteitä kiteisessä tai muissa muodoissa.
Vuonna 1903 M. S. Tsvet () ehdotti kromatografista analyysiä, tehokasta menetelmää samanlaisten ominaisuuksien omaavien yhdisteiden erottamiseksi, joka perustuu adsorption käyttöön ja joihinkin muihin aineen ominaisuuksiin. Tämän menetelmän täysiä ansioita arvostettiin vasta useita vuosikymmeniä sen löytämisen jälkeen. Partitiokromatografian kehittämisestä A. Martin ja R. Singh saivat Nobel-palkinnon vuonna 1954.
Analyyttisen kemian teorian jatkokehitys liittyy N. N. Beketovin () kemiallisten reaktioiden tasapainoluonteen ja K. M. Guldbergin () ja II löytöihin. Waage () massatoiminnan laki. S. Arrheniuksen elektrolyyttisen dissosiaation teorian myötä vuonna 1887 analyyttiset kemistit saivat menetelmän kemiallisten reaktioiden tehokkaaseen kvantitatiiviseen hallintaan, ja kemiallisen termodynamiikan kehitys lisäsi näitä mahdollisuuksia entisestään. Merkittävä rooli analyyttisen kemian tieteellisten perusteiden kehittämisessä oli V. Ostwaldin () monografialla "Analyyttisen kemian tieteelliset perusteet alkeisesityksessä", joka julkaistiin vuonna 1894. L. V. Pisarzhevskyn () ja N. A. Shilovan teokset () redox-prosessien elektronisesta teoriasta.
XX vuosisadan 20-luvulta lähtien. Kvantitatiivinen emissiospektrianalyysi ja absorptiospektroskopia ovat alkaneet kehittyä intensiivisesti. Suunnitellaan laitteita, jotka tallentavat valon voimakkuutta. Vuonna 1925 J. Heyrovsky () kehitti polarografisen analyysin, josta hänelle myönnettiin Nobel-palkinto vuonna 1959. Samojen vuosien aikana kehitettiin ja parannettiin kromatografisia, radiokemiallisia ja monia muita analyysimenetelmiä. Vuodesta 1950 lähtien E. Walshin ehdottama atomiabsorptiospektroskopian menetelmä on kehittynyt nopeasti.
Teollisuuden ja tieteen kehitys vaati analyyttiseltä kemialta uusia kehittyneitä analyysimenetelmiä. Tarvittiin kvantitatiivisia epäpuhtauksien määrityksiä tasoilla ja sen alapuolella. Kävi esimerkiksi ilmi, että ns. kiellettyjen epäpuhtauksien (Cd, Pb jne.) pitoisuus rakettiteknologian materiaaleissa saa olla korkeintaan 10-5 %, hafniumpitoisuus zirkoniumissa, jota käytetään rakennemateriaalina ydinteknologian, pitäisi olla alle 0, 01 % ja puolijohdeteknologian materiaaleissa epäpuhtauksia saa olla enintään 10 %. Tiedetään, että germaniumin puolijohtavat ominaisuudet havaittiin vasta sen jälkeen, kun tästä erittäin puhtaasta elementistä saatiin näytteitä. Zirkonium hylättiin alun perin ydinteollisuuden rakennemateriaalina sillä perusteella, että se itse muuttui nopeasti radioaktiiviseksi, vaikka teoreettisten laskelmien mukaan näin ei olisi pitänyt tapahtua. Myöhemmin kävi ilmi, että zirkonium ei muuttunut radioaktiiviseksi, vaan tavallinen zirkoniumsatelliitti, hafnium, jota löytyy epäpuhtautena zirkoniummateriaaleista.
Nykypäivän analyyttiselle kemialle on ominaista monet muutokset: analyyttisten menetelmien arsenaali laajenee erityisesti kohti fysikaalisia ja biologisia; analyysin automatisointi ja matematisointi; tekniikoiden ja välineiden luominen paikallista, tuhoamatonta, etäistä, jatkuvaa analysointia varten; lähestymistapa komponenttien olemassaolon muotoihin liittyvien ongelmien ratkaisemiseen analysoituissa näytteissä; uusien mahdollisuuksien syntyminen analyysin herkkyyden, tarkkuuden ja nopeuden lisäämiseksi; analysoitujen kohteiden valikoiman laajentaminen edelleen. Tietokoneita käytetään nyt laajalti, laserit tekevät paljon asioita, laboratoriotyötä on ilmestynyt; Analyyttisen ohjauksen rooli, erityisesti ympäristössämme olevien esineiden, on kasvanut merkittävästi. Kiinnostus analyyttisen kemian metodologisiin ongelmiin on lisääntynyt. Kuinka määritellä selkeästi tämän tieteen aihe, mikä paikka sillä on tieteellisen tiedon järjestelmässä, onko se perus- tai soveltavaa tiedettä, mikä stimuloi sen kehitystä, nämä ja vastaavat kysymykset ovat olleet monien keskustelujen kohteena.
Jos haluat käyttää esityksen esikatselua, luo Google-tili ja kirjaudu sisään siihen: https://accounts.google.com
Dian kuvatekstit:
Kemiallinen reaktionopeus
Tutkimustavoitteet: 1. Määrittele kemiallisen reaktion nopeuden käsite. 2. Tunnista kokeellisesti kemiallisen reaktion nopeuteen vaikuttavat tekijät.
2CO (g) + O 2 (g) = 2CO 2 (g) 2HBr (g) ↔H 2 (g) + Br 2 (g) NaOH (r) + HCl (r) = NaCl (r) +H 2 O (l) F (sol) + S (sol) = FeS (sol) Siirry rajapintaan CaCO 3 (sol) ↔CaO (sol) + CO 2 (g) CO 2 (g) + C ( tv) = 2CO ( g) 4H 2 O (l) + 3Fe (tv) ↔4H 2 (g) + Fe 3 O 4 (tv) Reaktioiden luokitus faasikoostumuksen mukaan
Homogeenisen reaktion keskimääräinen nopeus Homogeenisen reaktion nopeus määräytyy jonkin aineen pitoisuuden muutoksesta aikayksikköä kohden υ = -/+ ΔC Δt mol l s
Heterogeenisen reaktion keskimääräinen nopeus määräytyy reaktion seurauksena reagoineen tai muodostuneen aineen määrän muutoksesta aikayksikköä kohden pinta-alayksikköä kohden Vuorovaikutusta tapahtuu vain aineiden välisessä rajapinnassa S – pinta-ala
Kemiallisen reaktion nopeuteen vaikuttavat tekijät Reagoivien aineiden luonne Pitoisuus Lämpötila Katalyytti, inhibiittori Kosketusalue Reaktio tapahtuu, kun reagoivien aineiden molekyylit törmäävät, sen nopeuden määrää törmäysten lukumäärä ja niiden voimakkuus (energia)
Reagoivien aineiden luonne Aineiden reaktiivisuuden määrää: kemiallisten sidosten luonne, nopeus on suurempi aineilla, joissa on ionisia ja kovalenttisia polaarisia sidoksia (epäorgaaniset aineet), nopeus on pienempi aineilla, joissa on kovalenttisia matalapolaarisia ja ei-polaarisia sidokset (orgaaniset aineet) υ (Zn + HCl = H 2 + ZnCl 2 ) > υ (Zn + CH 3 COOH = H 2 + Zn(CH3COO) 2 rakenteensa perusteella, nopeus on suurempi metalleille, jotka luovuttavat elektroneja helpommin ( suuremmalla atomisäteellä), nopeus on suurempi ei-metalleilla, jotka ottavat vastaan elektroneja helpommin (pienemmällä atomisäteellä) υ (2K + 2 H 2 O = H 2 + 2KOH) > υ (2Na + 2 H 2 O = H2 + 2NaOH)
Jacob van't Hoff (1852-1911) Lämpötila lisää molekyylien törmäysten määrää. Van't Hoffin sääntö (muotoiltu kokeellisen reaktiotutkimuksen perusteella) Lämpötila-alueella 0 ° C - 100 ° C, lämpötilan noustessa joka 10 astetta, kemiallisen reaktion nopeus kasvaa 2- 4 kertaa: Van't Hoffin säännöllä ei ole lainvoimaa. Laboratoriotekniikka oli epätäydellinen, joten: kävi ilmi, että lämpötilakerroin ei ollut vakio merkittävällä lämpötila-alueella, oli mahdotonta tutkia sekä erittäin nopeita reaktioita (jotka tapahtuvat millisekunteina) että erittäin hitaita (vaatii tuhansia vuosia) suuria molekyylejä sisältäviä reaktioita; monimutkaisen muotoiset (esimerkiksi proteiinit) eivät noudata van’t Hoffin sääntöä v = v 0 ∆ τ /10 - van’t Hoff -lämpötilakerroin
Pitoisuus Jotta aineet voivat olla vuorovaikutuksessa, niiden molekyylien täytyy törmätä. Törmäysten määrä on verrannollinen reagoivien aineiden hiukkasten lukumäärään tilavuusyksikköä kohti, ts. niiden moolipitoisuudet. Massatoiminnan laki: Alkuainekemiallisen reaktion nopeus on verrannollinen reagoivien aineiden molaaristen pitoisuuksien tuloon, joka on nostettu niiden kertoimia vastaaviin potenssiin: 1867 K. Guldberg ja P. Waage muotoilivat massavaikutuksen lain a A + b B d D + f F v = k · c (A) a · c (B) b k - reaktionopeusvakio (v = k at c (A) = c (B) = 1 mol/l)
Kosketusala Heterogeenisen reaktion nopeus on suoraan verrannollinen reagoivien aineiden kosketuspinta-alaan. Jauhattaessa ja sekoitettuna reagoivien aineiden kosketuspinta kasvaa ja reaktionopeus kasvaa Heterogeenisen reaktion nopeus riippuu: a) reagenssien syöttönopeudesta faasirajalle; b) reaktionopeus rajapinnassa, joka riippuu tämän pinnan pinta-alasta; c) reaktiotuotteiden poistumisnopeus faasirajalta.
Profiilitasolla "3" - §13 s.126-139, esim. 1, s. 140. Kohdassa "4" - §13 s.126-139, harjoitukset 1,2, s.140. Kohdassa "5" - §13 s.126-139, harjoitukset 4.5, s.140. Perustaso "3" - §12 s.49-55, esim. 5, s. 63. Kohdassa "4" - §12 s. 49-55, tehtävä 1, s. 63. "5" - §12 s. 49-55, tehtävä 2, s. 63.
Jatka lausetta: "Tänään tunnilla toistin..." "Tänään tunnilla opin..." "Tänään tunnilla opin..."
http://www.hemi.nsu.ru/ucheb214.htm http://www.chem.msu.su/rus/teaching/Kinetics-online/welcome.html O.S. Kemia. Luokka 11. Perustaso. Oppikirja yleissivistävälle oppilaitokselle, M., Bustard, 2010 I.I.Novoshinsky, N.S.Novoshinskaya. Kemia. Luokka 10. Oppikirja oppilaitoksille, M., "ONICS 21st century"; "Rauha ja koulutus", 2004 O.S., G.G. Lysova, A.G. Vvedenskaya. Kemian opettajan käsikirja. Luokka 11. M., Bustard. 2004 K.K.Kurmasheva. Kemia taulukoissa ja kaavioissa. M., "Lista uusi". 2003 N.B.Kovalevskaja. Kemia taulukoissa ja kaavioissa. M., "Julkaisukoulu 2000". 1998 P.A., N.N. Bogdanova, Kemia. Tehtävien kokoelma. M." Eksmo", 2011 Kuvat: http://www.google.ru/ Kirjallisuus:
Kiitos oppitunnista!
Aiheesta: metodologinen kehitys, esitykset ja muistiinpanot
Monitasoinen ryhmätyö vaihtoehdoista aiheesta "Kemiallisen reaktion nopeus. Kemiallinen tasapaino"....
Oppitunti luotiin modulaarisesta tekniikasta ukrainaksi. Oppitunnin mukana on esitys, joka on liitteenä....
Yleinen oppitunti aiheesta "Kemiallisten reaktioiden nopeus. Kemiallinen tasapaino". Tarkoitus: Yleistää opiskelijoiden teoreettinen tietämys kemiallisten reaktioiden nopeuksista, nopeuteen vaikuttavista tekijöistä...
Dia 1
Dia 2
KEMIALLISTEN REAKTIOIDEN LUOKITUS VAIHEIN (AGGREGATTITILA) KEMIALLISET REAKTIOT HOMOGEENISET HETEROGEENISET (reagoivat aineet ja reaktiotuotteet ovat samassa faasissa) 2SO2(g) + O2(g)=2SO3(g) HCl(l)+NaOH =NaCl (l)+H2O Ominaisuus: niitä esiintyy koko reaktioseoksen tilavuudessa (reagenssit ja reaktiotuotteet ovat eri faaseissa) S(kiinteä)+O2(g)=SO2(g) Zn(kiinteä)+2HCl (l)=ZnCl2(g)+H2(g) Ominaisuus: esiintyy rajapinnassa
Dia 3
Reaktionopeudet Homogeenisen reaktion nopeus Heterogeenisen reaktion nopeus A (g) + B (g) = C (g) ∆V = V2-V1 ∆ t = t2-t1 V (hom) = ∆V /(∆ t * V ) C = V / V (mol/l) V (gom) = ± ∆С/ ∆ t (mol/l*s) V (het) = ± ∆V /(S*∆ t) (mol/m^2 *s)
Dia 4
Kemiallisen reaktion nopeuteen vaikuttavat tekijät Pitoisuus A+B=C+D V=k[A]*[B] Reagenssien luonne Kosketuspinta-alan lämpötilakatalysaattori
Dia 5
Tehtävä 1 Jossain vaiheessa kloorin pitoisuus astiassa, jossa reaktio H2+Cl2=2HCl tapahtuu, oli 0,06 mol/l. 5 sekunnin kuluttua. Klooripitoisuus oli 0,02 mol/l. Mikä on tämän reaktion keskimääräinen nopeus määritellyn ajanjakson aikana? Annettu C1(Cl2)=0,06 mol/l C2(Cl2)=0,02 mol/l ∆ t = 5 s V=? Liuos H2+Cl2=2HCl V= -(C2 – C1)/ ∆ t = (0,02-0,06)/5 = = 0,008 (mol/l*s) Vastaus: V = 0,008 (mol/l*s)
Dia 6
Tehtävä 2 Miten reaktion nopeus FeCl3+3KCNS=Fe(CNS)3+3KCl muuttuu vesiliuoksessa, kun reagoiva seos laimennetaan puoleen vedellä.< 2 раза V2/V1=? Решение Fe(3+) + 3CNS(-) = Fe(CNS)3 V =k*^3 пусть до разбавления: х = Y = ^3 В результате разбавления концентрация ионов уменьшается: x/2 = y/2 = V2/V1 = k*(x/2)*(y/2)^3 = 16 Ответ: V2/V1 = 16 ^3 – в степени 3
Dia 7
Tehtävä 3 Miten reaktionopeus muuttuu, kun lämpötila nousee 55:stä 100 'C:seen, jos tämän reaktion nopeuden lämpötilakerroin on 2,5? Annettu γ =2.5 t1= 55' t2 = 100' Vt2/Vt1=? Ratkaisu = 2,5*((100-55)/10) = =25^4,5 = (5/2)^9/9= 43,7 Vastaus: reaktionopeus kasvaa 43,7 kertaa
Dia 8
Tehtävä 4 Kun lämpötila nousee 30°C, jonkin reaktion nopeus kasvaa 64-kertaiseksi. Mikä on tämän reaktion nopeuden lämpötilakerroin? Annettu Vt2/Vt1=64 t2 = 30’ γ =? Ratkaisu = γ^3 64 = γ^3 γ = 4 Vastaus: Reaktionopeuden lämpötilakerroin on 4.
Dia 9
Testi: tiedon lujittaminen 1. Reaktionopeuden alentamiseksi on tarpeen: a) lisätä reagoivien aineiden pitoisuutta b) lisätä järjestelmään katalyyttiä c) nostaa lämpötilaa d) alentaa lämpötilaa 2. Reaktio etenee suurin nopeus: a) neutralointi b) rikin palaminen ilmassa ) magnesiumin liukeneminen happoon d) kuparioksidin pelkistys vedyllä 3. Määritä homogeeninen reaktio. a) CaO+H2O=Ca(OH)2 b) S+O2=SO2 c) 2CO+O2=2CO2 d) MgCO3 MgO+CO2 4. Ilmoita heterogeeninen reaktio. a) 2CO+O2=2CO2 b) H2+Cl2=2HCl c) 2SO2+O2=2SO2 (kat. V2O5) d) N2O+H2=N2+H2O 5. Merkitse mikä reaktio on sekä homogeeninen että katalyyttinen. a) 2SO2+O2=2SO3 (NO2 cat) b) CaO+CO2=CaCO3 c) H2+Cl2=2HCl d) N2+3H2=2NH3 (Fe cat)
Dia 10
Koe: tiedon lujittaminen 6. Osoita, kuinka bimolekulaarisen kaasureaktion 2NO2=N2O4 nopeus muuttuu, kun NO2-pitoisuus kasvaa kolme kertaa. a) kasvaa 3 kertaa b) pienenee 6 kertaa c) kasvaa 9 kertaa d) kasvaa 6 kertaa 7. Ilmoita, mille prosessille kemiallisen reaktion nopeuden massavaikutuksen lain lauseke V= k^x vastaa. a) S+O2=SO2 b) 2H2+O2=2H2O c) 2CO+O2=2CO2 d) N2+O2=2NO 8. Huomaa, minkä prosessin nopeus ei muutu, jos painetta reaktioastiassa nostetaan (t muuttumattomana). a) 2NO+O2=2NO2 b) H2+Cl2=2HCl c) CaO+H2O=Ca(OH)2 d) N2O4=2NO2 9. Laske mikä on reaktionopeuden lämpötilakerroin, jos lämpötila laskee 40 'C sen nopeus laski 81 kertaa.
Jos haluat käyttää esityksen esikatselua, luo Google-tili ja kirjaudu sisään siihen: https://accounts.google.com
Dian kuvatekstit:
Kemiallisten reaktioiden nopeus Kemiallinen kinetiikka tutkii kemiallisten reaktioiden nopeutta ja mekanismeja
Homogeeniset ja heterogeeniset järjestelmät Heterogeeniset järjestelmät Vaihe on järjestelmän kaikkien homogeenisten osien kokonaisuus, jotka ovat koostumukseltaan ja kaikilta fysikaalisilta ja kemiallisilta ominaisuuksiltaan identtisiä ja jotka on rajattu järjestelmän muista osista rajapinnalla. Homogeeniset järjestelmät koostuvat yhdestä vaiheesta
Kemiallisten reaktioiden nopeus (homogeenisille systeemeille) A + B = D + G C 0 = 0,5 mol/l C 1 = 5 mol/l t = 10 s
Kemiallisten reaktioiden nopeus (homogeenisille systeemeille) A + B = D + G C 0 = 2 mol/l C 1 = 0,5 mol/l t = 10 s (heterogeenisille systeemeille)
Tekijät, joista reaktionopeus riippuu Reagoivien aineiden luonne Aineiden pitoisuus järjestelmässä Pinta-ala (heterogeenisille systeemeille) Lämpötila Katalyyttien saatavuus Koe: pitoisuuden vaikutus Koe: alkalimetallit reagoivat veden kanssa Rubidium ja cesium veden kanssa
Lämpötilan vaikutus Van't Hoffin sääntö Kun järjestelmää lämmitetään 10 ˚C, reaktionopeus kasvaa 2-4 kertaa - Van't Hoff -lämpötilakerroin Jacob Van't Hoff (1852-1911)
Katalyysi Jens Jakob Berzelius otti käyttöön termin "katalyysi" vuonna 1835. Katalyytti on aine, joka muuttaa reaktion nopeutta, osallistuu reaktion välivaiheisiin, mutta ei ole osa reaktiotuotteita. 2SO 2 (g.) + O 2 (g.) 2SO 3 (g.) 2) SO 2 (g.) + NO 2 (g.) SO 3 (g.) + NO (g.) 1) 2 NO (g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) Wilhelm Ostwald 1909 – Nobel-palkinto "tunnustuksena katalyysityöstä"
Vetyperoksidin hajoamismekanismi 2 H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2 (1) H 2 O 2 = H + + HO 2 - (2) HO 2 - + H 2 O 2 = H 2 O + O 2 + OH - (3) OH - + H + = H 2 O Katso koe "Vyperoksidin hajoaminen" Siirry aiheeseen "katalyysi"
H 2 O 2:n hajoaminen Fe 3+ H 2 O 2 = H + + HO 2 - HO 2 - + Fe 3+ = Fe 2+ + HO 2 HO 2 + Fe 3+ = Fe 2+ + O 2 + H + Fe 2+ + H 2 O 2 = Fe 3+ + OH + OH - OH + H 2 O 2 = H 2 O + HO 2 Fe 2+ + HO 2 = Fe 3+ + HO 2 - OH - + H+ = H2O. . . . . . Vertaa mekanismiin ilman katalysaattoria
17 valkoista kamelia Kai Linderström-Lang (1896-1959) Vertaus katalyysistä + 1 musta kameli 1/2 1/3 1/9 18 9 6 2 17 + 1 musta kameli
Terminologia Katalyysi, katalyytti Inhibiittori Promoottorit Katalyyttiset myrkyt Homogeeninen ja heterogeeninen katalyysi Entsyymit
Entsymaattisen katalyysin ominaisuudet Katalyytin korkea selektiivisyys ja spesifisyys Tiukat vaatimukset reaktio-olosuhteille Entsyymien luokittelu Oksireduktaasit Transferaasit Hydrolaasit Lyaasit Isomeraasit Ligaasit (syntetaasit)
Nyt yhtenäisen valtionkokeen kysymyksiin!
A20-2008-1 Rikkihappoliuoksen ja raudan välisen kemiallisen reaktion nopeuteen ei vaikuta 1) happopitoisuus 2) raudan jauhatus 3) reaktiolämpötila 4) paineen nousu
A20-2008-2 Kemiallisen reaktion Mg (kiinteä) + 2 H + = Mg 2+ + H 2 (g) nopeuttamiseksi on tarpeen 1) lisätä muutama pala magnesiumia 2) lisätä vetyionit 3) alentavat lämpötilaa 4) lisäävät magnesiumionipitoisuutta
A20-2008-3 Reaktio, jolla on suurin nopeus normaaleissa olosuhteissa on 1) 2 Ba + O 2 = 2BaO 2) Ba 2+ + CO 3 2- = BaCO 3 ↓ 3) Ba + 2H + = Ba 2+ + H 24) Ba + S = BaS
A20-2008-4 Reaktion nopeuden lisäämiseksi 2CO + O 2 = 2CO 2 + Q on tarpeen 1) lisätä CO 2 -pitoisuutta) vähentää O 2 -pitoisuutta 3) alentaa painetta 4) alentaa lämpötilaa
A20-2008- 5 Reaktionopeuden lisäämiseksi Zn (kiinteä) + 2 H + = Zn 2+ + H 2 (g) on tarpeen 1) vähentää sinkki-ionien pitoisuutta 2) lisätä vetyionien pitoisuutta 3) alenna lämpötilaa 4) lisää sinkki-ionien pitoisuutta
1) Zn + HCl (5 % p-p) 2) Zn + HCl (10 % p-p) 3) Zn + HCl (20 % p-p) 4) NaOH (5 % p-p) + HCl (5 % p-p) Suurimmalla nopeudella normaaleissa olosuhteissa reaktio tapahtuu