ub> 2 == 0,02 моль/л • с
Таким чином, швидкість реакції прямо пропорційна температурі. Далі учні спільно з учителем обчислюють, у скільки разів зросла швидкість реакції при підвищенні температури на 10 Лљ С
Оі =.
Число Оі - це температурний коефіцієнт швидкості даної реакції. Температурний коефіцієнт показує, у скільки разів зростає швидкість реакції при підвищенні температури на 10 Лљ С.
Для закріплення поняття про температурний коефіцієнті швидкості реакції учні вирішують ряд завдань за зростанням складності. Прикладом завдання більш складного рівня може бути наступна: температурний коефіцієнт швидкості реакції дорівнює 3, у скільки разів зростає швидкість реакції при підвищенні температури від 20 до 50 Лљ С? Для вирішення цього завдання можна дати готову формулу, але тоді учні не вловив сутності. Тому краще вивести формулу логічним шляхом. Припустимо, що первісна швидкість хімічної реакції дорівнює 1моль/л Цј с, т.е при температурі 30 Лљ С швидкість реакції дорівнює:
Тепер обчислимо швидкість реакції при 40 Лљ С
(W 3 ) і при 50 Лљ С (W 4 ):
W 3 = W 2 • Оі = 9 моль/л • с
W 4 = W 3 • Оі = 27 моль/л • с
За цими даними видно, що можна вивести формулу для обчислення швидкості реакції при підвищенні температури на кілька десятків градусів. З розрахунків видно, що температурний коефіцієнт повинен бути зведений в ступінь рівну різниці між початковій і кінцевої температури поділену на 10:
, т.е разів.
Ця формула є математичним виразом правила Вант-Гоффа. Можна розповісти учням, що відомий нідерландський вчений Я. Вант-Гофф дійшов висновку, що швидкість більшості реакцій при підвищенні температури на кожні 10 Лљ С підвищується в 2-4 рази на основі експериментальних досліджень.
W 2 = W 1 • Оі = 3 моль/л • с
Тепер необхідно розібратися, чому температура впливає на швидкість реакції. Учитель підводить учнів до думки про те, що енергія, що повідомляється речовині при нагріванні, витрачається на руйнування хімічних зв'язків вихідних речовин.
Демонструючи наступний малюнок, вчитель показує, як змінюється електронна щільність хімічних зв'язків при взаємодії йоду з воднем:
Рис. 5 Схема освіти ПАК на прикладі взаємодії йоду і водню.
Коли молекули стикаються, утворюється загальне для 4-х атомів електронне хмара. Воно нестійке: електронна щільність з області між атомами вихідних речовин як би перетікає в область між атомами йоду і водню.
Таке проміжне з'єднання утворене двома молекулами називається проміжним активованим комплексом (ПАК). Він існує короткий час і розпадається на дві молекули (в даному випадку HJ). Для освіти ПАК необхідна енергія, яка б руйнувала хімічні зв'язки всередині зіткнулися молекул. Цю енергію називають енергією активації. p> Енергія активації - Ця енергія, необхідна часткам у кількості 1 моль для освіти активованого комплексу.
Графічно цей процес виглядає наступним чином:
Таким про разом, енергія активації - це енергетичний бар'єр, який повинні подолати вихідні речовини, щоб перетворитися на продукти реакції: чим менше енергія активації, тим вище швидкість хімічної реакції.
Підводячи підсумок уроку, вчитель формулює висновок: при нагріванні швидкість хімічної реакції зростає, тому що збільшується число молекул здатних подолати енергетичний бар'єр.
Урок 4. Каталіз
Поняття В«каталізВ» формується також на основі експерименту. Учням показують склянку з пероксидом водню. Вони бачать, що ніяких ознак течії реакції немає. Але учням відомо, що з часом пероксид водню розкладається. Тоді вчитель запитує: як можна прискорити процес розкладання. Швидше за все, послідують відповіді про збільшення температури до тієї, при якій розкладання буде помітно. Учитель демонструє досвід нагрівання пероксиду водню. При піднесенні тліючої лучинки, учні бачать, що вона гасне (Значить виділяється кисню явно недостатньо для підтримки горіння). Те є нагрівання мало збільшує швидкість хімічної реакції. Потім у склянку з пероксидом водню вчитель вносить діоксид марганцю MnO 2 . Навіть без тліючої лучинки учні спостерігають миттєве виділення газу. Потім замість MnO 2 вчитель вносить оксид кобальту (II) CoO (реакція йде ще більш бурхливо), а після проводить той же досвід з CuO (в даному випадку реакція йде дуже повільно).
Учитель повідомляє, що речовини, здатні збільшувати швидкість хімічної реакції називаються каталізаторами.
На досвіді школярі переконалися, що не кожне речовина може бути каталізатором і прискорювати хімічний процес. Звідси висновок - дія каталізаторів вибірково.
Потім вчитель звертає увагу учнів на такий факт, що речовини, які прискорювали хід реакції, с...
