Homogene reakcije: opisi i primjeri

Za pravilne kemijske reakcije važno je znati uvjete pod kojima se pojavljuju. Homogeni medij reagensa omogućuje određivanje brzine njihove interakcije. Postoje posebni čimbenici koji mogu usporiti ili ubrzati homogene reakcije.

klasifikacija

Kemijske interakcije mogu se podijeliti u različite skupine zbog prisutnosti velikog broja kriterija.

Postoje sljedeći znakovi:

1. Prisutnost dijela reakcijske faze. Reakcije mogu biti homogene ili heterogene.
2. Promjena u oksidacijskom stupnju reagirajućih tvari.
3. Otpuštanje ili apsorpcija topline.
4. Tip promjene spojeva koji reagiraju s spojem, razgradnja, supstitucija ili razmjena.

Homogeno okruženje

To je homogeni sustav u kojem su kemijske i fizičke karakteristike komponenata u bilo kojoj točki konstantne, a ako se mijenjaju, onda kontinuiranim tempom, bez pojave oštrih skokova. Svi njegovi dijelovi nemaju razdvajanje površine. Tako teče homogeno kemijske reakcije.

Prisutnost nekoliko reagensa u homogenoj fazi ne može se vizualno odrediti ili mehanički odvojiti. Ta je značajka moguća zbog ravnomjerne raspodjele kompozitnih čestica jedne komponente u drugoj.

Primjeri homogenih faza uključuju smjese plinova, smrznutu vodu i otopine u tekućem ili krutom obliku.

Određivanje homogenih interakcija

Nazivaju se i homofazne reakcije. To su procesi koji se odvijaju u području jednog homogenog medija, a reagirajuće komponente i dobiveni proizvodi su u konstantnom stanju.

Homogene reakcije imaju vrijednosti koje ostaju iste, a ako se mijenjaju, onda s kontinuiranom brzinom.

Kada se proces odvija u području razdvajanja dvije faze, oni se nazivaju heterogeni.

Ako su reakcije višestupanjske, mogu biti mješovitog tipa. U njima se početni stupnjevi odvijaju u homogenom mediju, a završni procesi u heterogenoj fazi. Takve interakcije najčešće se javljaju u prirodi.

Homogene reakcije, primjeri jednadžbi

To uključuje proces kloriranja molekula metana u plinovitom okruženju. Ova reakcija se odvija na visokim temperaturama ili pri izlaganju ultraljubičastom zračenju. Kao rezultat miješanja metana i klora dolazi do fazne interakcije egzotermnog tipa.

Međuprodukti su plinovite tvari koje uključuju molekule klorometana, diklorometana, triklorometana, klorovodika. Tijekom reakcije dolazi do postupne zamjene atoma vodika u metanu na atome klora. Konačna tvar je ugljikov tetraklorid. Sve faze se odvijaju u plinovitom mediju naznačenom strelicom gore. Shematski, proces izgleda ovako:

H2CH2 + ClCl2H2CHCl2 + HCl

H2 CHCl + ClCl2H2Cl2 + HCl

H2 CCl2 + ClCl2HClCl3 + HCl

HCl ₃ + + ClCl + CCl4 + HCl

Postoje i jednofazne homogene reakcije. Primjeri takvih interakcija navedeni su u nastavku.

Procesi homofaze uključuju:

• cijepanje pentavalentnog dušikovog oksida u plinovitom mediju pod djelovanjem visoke temperature: N ₂ O ₅ N + N ₂ O ₅ → NO2 + N02 + N02 + N02 + 02;
• otopina za neutralizaciju natrijev hidroksid otopine klorovodične kiseline da se dobije otopina natrijev klorid i voda: HCl + NaOH → NaCl + H20;
• izgaranje etana s oslobađanjem tetravalentnog ugljikovog oksida i vodene pare: S ₂ N ₆ С + S ₂ N _{6 7} + 7O _{2 4} → 4SO ₂ + 6N ₂ O ↑;
• pretvorba molekularnog kisika tijekom oluje u ozon: 3O ₂ ↑ → 2O ₃ ↑.

Homogene reakcije često se javljaju u tekućem mediju. To uključuje procese halogenacije, cijepanje različitih kompleksnih spojeva na jednostavniji ili radikalni, zamjenu nekih atoma drugim nukleofilnim ili elektrofilnim tipom, uklanjanje dijelova molekule ili njihovo pregrađivanje, produljenje lanca zbog polimerizacije, oksidativne interakcije. Kao rezultat, stvaraju se tekući proizvodi.

Brzina reakcije je homogena

Tijek procesa može imati različite vremenske intervale. Važna karakteristika ove interakcije je brzina homogene reakcije. On predstavlja numeričku vrijednost koja određuje promjenu koncentracije bilo kojeg reagensa tijekom vremenskog razdoblja.

Može se okarakterizirati na drugi način: kao vrijednost koja uspostavlja promjenu broja interakcijske komponente u danom volumenu tijekom određenog vremena. Glavni uvjet je nepostojanje masovne promjene u sustavu.

Pri izračunavanju brzine reakcije u homogenom mediju (označenom kao Vi), koristi se smanjenje ili povećanje molarne količine reaktanta (Ci) tijekom određenog vremena (t). Postoji posebna formula za izračunavanje:

V _i = ± C _i / t.

Za kemijski proces HCl + NaOH → NaCl + H20, brzina protoka može se odrediti smanjenjem koncentracije svakog reagensa. (klorovodična kiselina ili natrijevim hidroksidom) ili povećanjem količine produkata pretvorbe (natrijev klorid ili voda) tijekom vremenskog perioda pod stalnim temperaturnim uvjetima.

Da bi se odredila brzina homogenih reakcija, koncentracija se uzima u molovima po litri, a vrijeme se mjeri u sekundama. Izračun je sljedeći:

Vi = ± Cj / t = - [HCl] / t = - [NaOH] / t = [NaCl] / t = [H20] / t.

Čimbenici koji utječu na brzinu

Reakcija je homogena, pri čemu je brzina određenog procesa izravno proporcionalna danoj tvari po jedinici volumena. Što je više molekula uključeno, to je interakcija brža.

Glavni čimbenici koji utječu na brzinu procesa u homogenom mediju su koncentracija reagensa i produkata reakcije, njihova kemijska priroda, temperaturni uvjeti, tlak u reakcijskom volumenu, kao i prisutnost akceleratora koji kataliziraju promjene.

Ovisnost brzine reakcija na grijanje utvrdio je znanstvenik Vant-Hoff. Prema njegovim riječima, svako povećanje temperature za 10 ° povećava brzinu homogenih reakcija za 2 do 4 puta. U toplijem okruženju molekule počinju aktivnije djelovati, sudariti se jedna s drugom, što dovodi do njihove interakcije.

Vremenom se homogene reakcije odvijaju s različitim intenzitetima, stoga njihove brzine mogu biti istinite (u određenom trenutku) i prosječne, što treba uzeti u obzir u izračunima.