Ταχύτητα αντίδρασηςκαθορίζεται από μια αλλαγή στη μοριακή συγκέντρωση ενός από τα αντιδρώντα:

V = ± ((C 2 - C 1) / (t 2 - t 1)) = ± (DC / Dt)

Όπου C 1 και C 2 είναι οι μοριακές συγκεντρώσεις των ουσιών στις στιγμές t 1 και t 2, αντίστοιχα (σύμβολο (+) - εάν ο ρυθμός προσδιορίζεται από το προϊόν της αντίδρασης, σύμβολο (-) - από την αρχική ουσία).

Οι αντιδράσεις συμβαίνουν όταν τα μόρια των ουσιών που αντιδρούν συγκρούονται. Η ταχύτητά του καθορίζεται από τον αριθμό των συγκρούσεων και την πιθανότητα να οδηγήσουν σε μετασχηματισμό. Ο αριθμός των συγκρούσεων καθορίζεται από τις συγκεντρώσεις των ουσιών που αντιδρούν και η πιθανότητα μιας αντίδρασης καθορίζεται από την ενέργεια των μορίων που συγκρούονται.
Παράγοντες που επηρεάζουν το ρυθμό των χημικών αντιδράσεων.
1. Η φύση των αντιδρώντων ουσιών. Ο χαρακτήρας παίζει μεγάλο ρόλο χημικοί δεσμοίκαι τη δομή των μορίων του αντιδραστηρίου. Οι αντιδράσεις προχωρούν προς την κατεύθυνση της καταστροφής λιγότερο ισχυρών δεσμών και του σχηματισμού ουσιών με ισχυρότερους δεσμούς. Έτσι, το σπάσιμο των δεσμών στα μόρια H 2 και N 2 απαιτεί υψηλές ενέργειες. τέτοια μόρια είναι ελαφρώς αντιδραστικά. Το σπάσιμο των δεσμών σε πολύ πολικά μόρια (HCl, H 2 O) απαιτεί λιγότερη ενέργεια και ο ρυθμός αντίδρασης είναι πολύ υψηλότερος. Οι αντιδράσεις μεταξύ ιόντων στα διαλύματα ηλεκτρολυτών συμβαίνουν σχεδόν αμέσως.
Παραδείγματα
Το φθόριο αντιδρά με το υδρογόνο εκρηκτικά στο θερμοκρασία δωματίου, το βρώμιο αντιδρά με το υδρογόνο αργά και όταν θερμαίνεται.
Το οξείδιο του ασβεστίου αντιδρά με το νερό έντονα, απελευθερώνοντας θερμότητα. οξείδιο του χαλκού - δεν αντιδρά.

2. Συγκέντρωση. Με την αύξηση της συγκέντρωσης (ο αριθμός των σωματιδίων ανά μονάδα όγκου), οι συγκρούσεις των μορίων των αντιδρώντων ουσιών συμβαίνουν συχνότερα - ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται.
Νόμος της μαζικής δράσης (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
Ταχύτητα χημική αντίδρασηείναι ευθέως ανάλογη με το προϊόν των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων ουσιών.

AA + bB + . . . ® . . .

• [A] a [B] b . . .

Η σταθερά ταχύτητας αντίδρασης k εξαρτάται από τη φύση των αντιδρώντων, τη θερμοκρασία και τον καταλύτη, αλλά δεν εξαρτάται από τις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων.
Η φυσική έννοια της σταθεράς ταχύτητας είναι ότι είναι ίση με την ταχύτητα αντίδρασης σε μοναδιαίες συγκεντρώσεις των αντιδρώντων.
Για ετερογενείς αντιδράσεις, η συγκέντρωση της στερεάς φάσης δεν περιλαμβάνεται στην έκφραση του ρυθμού αντίδρασης.

3. Θερμοκρασία. Για κάθε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10°C, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται κατά 2-4 φορές (κανόνας van't Hoff). Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται από t 1 σε t 2, η αλλαγή στον ρυθμό αντίδρασης μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

(όπου Vt 2 και Vt 1 είναι οι ρυθμοί αντίδρασης σε θερμοκρασίες t 2 και t 1, αντίστοιχα, g- συντελεστής θερμοκρασίαςαυτή η αντίδραση).
Ο κανόνας του Van't Hoff ισχύει μόνο σε ένα στενό εύρος θερμοκρασίας. Πιο ακριβής είναι η εξίσωση Arrhenius:

• e -Ea/RT

Οπου
Το Α είναι μια σταθερά ανάλογα με τη φύση των αντιδρώντων.
R είναι η καθολική σταθερά αερίου.

Ea είναι η ενέργεια ενεργοποίησης, δηλ. την ενέργεια που πρέπει να έχουν τα συγκρουόμενα μόρια προκειμένου η σύγκρουση να οδηγήσει σε χημικό μετασχηματισμό.
Ενεργειακό διάγραμμα χημικής αντίδρασης.

A - αντιδραστήρια, B - ενεργοποιημένο σύμπλοκο (κατάσταση μετάβασης), C - προϊόντα.
Όσο υψηλότερη είναι η ενέργεια ενεργοποίησης Ea, τόσο περισσότερο αυξάνεται ο ρυθμός αντίδρασης με την αύξηση της θερμοκρασίας.

4. Επιφάνεια επαφής αντιδρώντων ουσιών. Για ετερογενή συστήματα (όταν οι ουσίες βρίσκονται σε διαφορετικά καταστάσεις συνάθροισης), όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια επαφής, τόσο πιο γρήγορα γίνεται η αντίδραση. Το εμβαδόν της επιφάνειας των στερεών μπορεί να αυξηθεί με την άλεση τους και για τις διαλυτές ουσίες με τη διάλυσή τους.

5. Κατάλυση. Οι ουσίες που συμμετέχουν στις αντιδράσεις και αυξάνουν την ταχύτητά της, παραμένοντας αμετάβλητες στο τέλος της αντίδρασης, ονομάζονται καταλύτες. Ο μηχανισμός δράσης των καταλυτών σχετίζεται με μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης της αντίδρασης λόγω του σχηματισμού ενδιάμεσων ενώσεων. Στο ομοιογενής κατάλυσητα αντιδραστήρια και ο καταλύτης αποτελούν μία φάση (βρίσκονται στην ίδια κατάσταση συσσωμάτωσης), με ετερογενής κατάλυση- διαφορετικές φάσεις (βρίσκονται σε διαφορετικές καταστάσεις συνάθροισης). Σε ορισμένες περιπτώσεις, η εμφάνιση ανεπιθύμητων χημικών διεργασιών μπορεί να επιβραδυνθεί απότομα με την προσθήκη αναστολέων στο μέσο αντίδρασης (το «φαινόμενο» αρνητική κατάλυση").

§ 12. ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΝΖΥΜΑΤΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ

Η κινητική των ενζυματικών αντιδράσεων είναι η επιστήμη των ρυθμών των ενζυματικών αντιδράσεων και της εξάρτησής τους από διάφορους παράγοντες. Ο ρυθμός μιας ενζυμικής αντίδρασης προσδιορίζεται από τη χημική ποσότητα του υποστρώματος που αντιδρά ή του προκύπτοντος προϊόντος αντίδρασης ανά μονάδα χρόνου ανά μονάδα όγκου υπό ορισμένες συνθήκες:

όπου v είναι ο ρυθμός της ενζυμικής αντίδρασης, είναι η μεταβολή στη συγκέντρωση του υποστρώματος ή του προϊόντος της αντίδρασης, t είναι ο χρόνος.

Ο ρυθμός μιας ενζυμικής αντίδρασης εξαρτάται από τη φύση του ενζύμου, η οποία καθορίζει τη δραστηριότητά του. Όσο υψηλότερη είναι η ενζυμική δραστηριότητα, τόσο πιο γρήγορος είναι ο ρυθμός αντίδρασης. Η ενζυμική δραστηριότητα προσδιορίζεται από τον ρυθμό αντίδρασης που καταλύεται από το ένζυμο. Το μέτρο της ενζυμικής δραστηριότητας είναι μια τυπική μονάδα ενζυμικής δραστηριότητας. Μια τυπική μονάδα ενζυμικής δραστηριότητας είναι η ποσότητα του ενζύμου που καταλύει τη μετατροπή 1 μmol υποστρώματος σε 1 λεπτό.

Κατά τη διάρκεια μιας ενζυμικής αντίδρασης, το ένζυμο (Ε) αλληλεπιδρά με το υπόστρωμα (S), με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός συμπλόκου ενζύμου-υποστρώματος, το οποίο στη συνέχεια αποσυντίθεται για να απελευθερώσει το ένζυμο και το προϊόν (Ρ) της αντίδρασης:

Η ταχύτητα της ενζυματικής αντίδρασης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες: τη συγκέντρωση του υποστρώματος και του ενζύμου, τη θερμοκρασία, το pH του περιβάλλοντος, την παρουσία διαφόρων ρυθμιστικών ουσιών που μπορούν να αυξήσουν ή να μειώσουν τη δραστηριότητα των ενζύμων.

Ενδιαφέρον να γνωρίζετε! Τα ένζυμα χρησιμοποιούνται στην ιατρική για τη διάγνωση διαφόρων ασθενειών. Κατά το έμφραγμα του μυοκαρδίου, λόγω βλάβης και διάσπασης του καρδιακού μυός, η περιεκτικότητα των ενζύμων ασπαρτική τρανσαμινάση και αμινοτρανσφεράση αλανίνης στο αίμα αυξάνεται απότομα. Η ανίχνευση της δραστηριότητάς τους καθιστά δυνατή τη διάγνωση αυτής της ασθένειας.

Επίδραση της συγκέντρωσης υποστρώματος και ενζύμου στον ρυθμό της ενζυματικής αντίδρασης

Ας εξετάσουμε την επίδραση της συγκέντρωσης του υποστρώματος στον ρυθμό της ενζυματικής αντίδρασης (Εικ. 30). Σε χαμηλές συγκεντρώσεις του υποστρώματος, ο ρυθμός είναι ευθέως ανάλογος με τη συγκέντρωσή του· στη συνέχεια, καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται πιο αργά, και σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις του υποστρώματος, ο ρυθμός είναι πρακτικά ανεξάρτητος από τη συγκέντρωσή του και φτάνει μέγιστη τιμή (V max). Σε τέτοιες συγκεντρώσεις υποστρώματος, όλα τα μόρια ενζύμου αποτελούν μέρος του συμπλέγματος ενζύμου-υποστρώματος και επιτυγχάνεται πλήρης κορεσμός των ενεργών κέντρων του ενζύμου, γι' αυτό ο ρυθμός αντίδρασης σε αυτή την περίπτωση είναι πρακτικά ανεξάρτητος από τη συγκέντρωση του υποστρώματος.

Ρύζι. 30. Εξάρτηση της ταχύτητας μιας ενζυμικής αντίδρασης από τη συγκέντρωση του υποστρώματος

Το γράφημα της εξάρτησης της ενζυμικής δραστηριότητας από τη συγκέντρωση του υποστρώματος περιγράφεται από την εξίσωση Michaelis–Menten, η οποία έλαβε το όνομά της προς τιμήν των εξαιρετικών επιστημόνων L. Michaelis και M. Menten, οι οποίοι εισήγαγαν τεράστια συμβολήστη μελέτη της κινητικής των ενζυμικών αντιδράσεων,

όπου v είναι ο ρυθμός της ενζυμικής αντίδρασης. [S] – συγκέντρωση υποστρώματος. Κ Μ – Μιχαηλής σταθερά.

Ας εξετάσουμε τη φυσική σημασία της σταθεράς Michaelis. Με την προϋπόθεση ότι v = ½ V max , λαμβάνουμε K M = [S]. Έτσι, η σταθερά Michaelis είναι ίση με τη συγκέντρωση του υποστρώματος στην οποία ο ρυθμός αντίδρασης είναι ο μισός του μέγιστου.

Ο ρυθμός της ενζυματικής αντίδρασης εξαρτάται επίσης από τη συγκέντρωση του ενζύμου (Εικ. 31). Αυτή η εξάρτηση είναι απλή.

Ρύζι. 31. Εξάρτηση της ταχύτητας μιας ενζυμικής αντίδρασης από τη συγκέντρωση του ενζύμου

Επίδραση της θερμοκρασίας στον ρυθμό της ενζυμικής αντίδρασης

Η εξάρτηση του ρυθμού της ενζυμικής αντίδρασης από τη θερμοκρασία φαίνεται στο Σχ. 32.

Ρύζι. 32. Εξάρτηση του ρυθμού της ενζυματικής αντίδρασης από τη θερμοκρασία.

Στο χαμηλές θερμοκρασίες(έως περίπου 40 - 50 o C) μια αύξηση της θερμοκρασίας για κάθε 10 o C σύμφωνα με τον κανόνα van't Hoff συνοδεύεται από αύξηση του ρυθμού χημικής αντίδρασης κατά 2 - 4 φορές. Σε υψηλές θερμοκρασίες άνω των 55 - 60 o C, η δραστηριότητα του ενζύμου μειώνεται απότομα λόγω της θερμικής μετουσίωσής του και, ως συνέπεια αυτού, παρατηρείται απότομη μείωση του ρυθμού της ενζυμικής αντίδρασης. Η μέγιστη ενζυμική δραστηριότητα παρατηρείται συνήθως εντός της περιοχής 40 - 60 o C. Η θερμοκρασία στην οποία η ενζυμική δραστηριότητα είναι μέγιστη ονομάζεται βέλτιστη θερμοκρασία. Η βέλτιστη θερμοκρασία για τα ένζυμα των θερμόφιλων μικροοργανισμών είναι στην περιοχή των υψηλότερων θερμοκρασιών.

Επίδραση του pH στον ρυθμό της ενζυματικής αντίδρασης

Η εξάρτηση της ενζυματικής δραστηριότητας από το pH φαίνεται στο Σχήμα. 33.

Ρύζι. 33. Η επίδραση του pH στον ρυθμό της ενζυματικής αντίδρασης

Η γραφική παράσταση του pH έχει σχήμα καμπάνας. Η τιμή pH στην οποία η ενζυμική δραστηριότητα είναι μέγιστη ονομάζεται pH βέλτιστοένζυμο. Οι βέλτιστες τιμές pH για διάφορα ένζυμα ποικίλλουν ευρέως.

Η φύση της εξάρτησης της ενζυμικής αντίδρασης από το pH καθορίζεται από το γεγονός ότι αυτός ο δείκτης επηρεάζει:

α) ιονισμός υπολειμμάτων αμινοξέων που εμπλέκονται στην κατάλυση,

β) ιονισμός του υποστρώματος,

γ) διαμόρφωση του ενζύμου και του ενεργού κέντρου του.

Αναστολή ενζύμου

Ο ρυθμός μιας ενζυμικής αντίδρασης μπορεί να μειωθεί κατά έναν αριθμό από ΧΗΜΙΚΕΣ ΟΥΣΙΕΣ, που ονομάζεται αναστολείς. Ορισμένοι αναστολείς είναι δηλητήρια για τον άνθρωπο, για παράδειγμα, το κυάνιο, άλλοι χρησιμοποιούνται ως φάρμακα.

Οι αναστολείς μπορούν να χωριστούν σε δύο κύριους τύπους: μη αναστρεψιμοΚαι αναστρεπτός. Οι μη αναστρέψιμοι αναστολείς (Ι) συνδέονται με το ένζυμο για να σχηματίσουν ένα σύμπλεγμα, η διάσπαση του οποίου με την αποκατάσταση της ενζυμικής δραστηριότητας είναι αδύνατη:

Ένα παράδειγμα μη αναστρέψιμου αναστολέα είναι ο φθοροφωσφορικός διισοπροπυλεστέρας (DFP). Το DPP αναστέλλει το ένζυμο ακετυλοχολινεστεράση, το οποίο παίζει σημαντικό ρόλο στη μετάδοση των νευρικών ερεθισμάτων. Αυτός ο αναστολέας αλληλεπιδρά με τη σερίνη στο ενεργό κέντρο του ενζύμου, εμποδίζοντας έτσι τη δραστηριότητα του τελευταίου. Ως αποτέλεσμα, η ικανότητα των διαδικασιών μειώνεται νευρικά κύτταραοι νευρώνες διεξάγουν νευρικές ώσεις. Το DPP είναι ένας από τους πρώτους νευρικούς παράγοντες. Με βάση αυτό έχει δημιουργηθεί μια σειρά από προϊόντα που είναι σχετικά μη τοξικά για τον άνθρωπο και τα ζώα. εντομοκτόνα -ουσίες δηλητηριώδεις για τα έντομα.

Οι αναστρέψιμοι αναστολείς, σε αντίθεση με τους μη αναστρέψιμους, μπορούν εύκολα να διαχωριστούν από το ένζυμο υπό ορισμένες συνθήκες. Η δραστηριότητα του τελευταίου αποκαθίσταται:

Οι αναστρέψιμοι αναστολείς περιλαμβάνουν ανταγωνιστικόςΚαι μη ανταγωνιστικόςαναστολείς.

Ένας ανταγωνιστικός αναστολέας, που είναι ένα δομικό ανάλογο του υποστρώματος, αλληλεπιδρά με το ενεργό κέντρο του ενζύμου και έτσι εμποδίζει την πρόσβαση του υποστρώματος στο ένζυμο. Σε αυτή την περίπτωση, ο αναστολέας δεν υφίσταται χημικούς μετασχηματισμούς και συνδέεται με το ένζυμο αναστρέψιμα. Μετά τη διάσπαση του συμπλόκου ΕΙ, το ένζυμο μπορεί να έρθει σε επαφή είτε με το υπόστρωμα και να το μετατρέψει είτε με έναν αναστολέα (Εικ. 34.). Δεδομένου ότι τόσο το υπόστρωμα όσο και ο αναστολέας ανταγωνίζονται για χώρο στην ενεργό θέση, αυτή η αναστολή ονομάζεται ανταγωνιστική.

Ρύζι. 34. Μηχανισμός δράσης ανταγωνιστικού αναστολέα.

Στην ιατρική χρησιμοποιούνται ανταγωνιστικοί αναστολείς. Τα σουλφοναμιδικά φάρμακα χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν ευρέως για την καταπολέμηση μολυσματικών ασθενειών. Είναι κοντά στη δομή παρα-αμινοβενζοϊκό οξύ(PABA), βασικός αυξητικός παράγοντας για πολλά παθογόνα βακτήρια. Η PABA είναι ο προκάτοχος φολικό οξύ, που χρησιμεύει ως συμπαράγοντας για μια σειρά από ένζυμα. Τα σουλφοναμιδικά φάρμακα δρουν ως ανταγωνιστικός αναστολέας των ενζύμων για τη σύνθεση του φολικού οξέος από το PABA και έτσι αναστέλλουν την ανάπτυξη και την αναπαραγωγή παθογόνων βακτηρίων.

Οι μη ανταγωνιστικοί αναστολείς δεν είναι δομικά παρόμοιοι με το υπόστρωμα και, όταν σχηματίζεται ΕΙ, αλληλεπιδρούν όχι με το ενεργό κέντρο, αλλά με μια άλλη θέση του ενζύμου. Η αλληλεπίδραση του αναστολέα με το ένζυμο οδηγεί σε αλλαγή της δομής του τελευταίου. Ο σχηματισμός του συμπλέγματος ΕΙ είναι αναστρέψιμος, επομένως, μετά τη διάσπασή του, το ένζυμο είναι και πάλι ικανό να επιτεθεί στο υπόστρωμα (Εικ. 35).

Ρύζι. 35. Μηχανισμός δράσης ενός μη ανταγωνιστικού αναστολέα

Κυανιούχο CN - μπορεί να δράσει ως μη ανταγωνιστικός αναστολέας. Συνδέεται με ιόντα μετάλλων που αποτελούν μέρος των προσθετικών ομάδων και αναστέλλει τη δραστηριότητα αυτών των ενζύμων. Η δηλητηρίαση με κυάνιο είναι εξαιρετικά επικίνδυνη. Μπορεί να αποβούν μοιραία.

Αλλοστερικά ένζυμα

Ο όρος «αλλοστερικό» προέρχεται από τις ελληνικές λέξεις allo - other, stereo - site. Έτσι, τα αλλοστερικά ένζυμα, μαζί με το ενεργό κέντρο, έχουν ένα άλλο κέντρο που ονομάζεται αλλοστερικό κέντρο(Εικ. 36). Οι ουσίες που μπορούν να αλλάξουν τη δραστηριότητα των ενζύμων συνδέονται με το αλλοστερικό κέντρο· αυτές οι ουσίες ονομάζονται αλλοστερικοί τελεστές. Οι τελεστές είναι θετικοί - ενεργοποιώντας το ένζυμο και αρνητικοί - ανασταλτικοί, δηλ. μείωση της ενζυμικής δραστηριότητας. Ορισμένα αλλοστερικά ένζυμα μπορούν να επηρεαστούν από δύο ή περισσότερους τελεστές.

Ρύζι. 36. Δομή αλλοστερικού ενζύμου.

Ρύθμιση πολυενζυμικών συστημάτων

Ορισμένα ένζυμα δρουν συντονισμένα, συνδυάζονται σε πολυενζυμικά συστήματα στα οποία κάθε ένζυμο καταλύει ένα συγκεκριμένο στάδιο της μεταβολικής οδού:

Σε ένα πολυενζυμικό σύστημα, υπάρχει ένα ένζυμο που καθορίζει τον ρυθμό ολόκληρης της αλληλουχίας των αντιδράσεων. Αυτό το ένζυμο είναι συνήθως αλλοστερικό και βρίσκεται στην αρχή της οδού του μεταβολίτη. Είναι ικανό, λαμβάνοντας διάφορα σήματα, να αυξάνει και να μειώνει τον ρυθμό της καταλυόμενης αντίδρασης, ρυθμίζοντας έτσι την ταχύτητα ολόκληρης της διαδικασίας.

Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της φύσης των αντιδρώντων, της συγκέντρωσης των αντιδρώντων, της θερμοκρασίας και της παρουσίας καταλυτών. Ας εξετάσουμε αυτούς τους παράγοντες.

1). Φύση των αντιδρώντων. Εάν υπάρχει αλληλεπίδραση μεταξύ ουσιών με ιοντικό δεσμό, τότε η αντίδραση προχωρά ταχύτερα από ότι μεταξύ ουσιών με ομοιοπολικό δεσμό.

2.) Συγκέντρωση αντιδρώντων. Για να πραγματοποιηθεί μια χημική αντίδραση, τα μόρια των ουσιών που αντιδρούν πρέπει να συγκρούονται. Δηλαδή, τα μόρια πρέπει να έρχονται τόσο κοντά το ένα στο άλλο, ώστε τα άτομα του ενός σωματιδίου να βιώνουν τη δράση των ηλεκτρικών πεδίων του άλλου. Μόνο στην περίπτωση αυτή θα είναι δυνατές οι μεταπτώσεις ηλεκτρονίων και οι αντίστοιχες αναδιατάξεις των ατόμων, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται μόρια νέων ουσιών. Έτσι, ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων είναι ανάλογος με τον αριθμό των συγκρούσεων που συμβαίνουν μεταξύ των μορίων και ο αριθμός των συγκρούσεων, με τη σειρά του, είναι ανάλογος με τη συγκέντρωση των αντιδρώντων. Βασισμένοι σε πειραματικό υλικό, οι Νορβηγοί επιστήμονες Guldberg και Waage και, ανεξάρτητα από αυτούς, ο Ρώσος επιστήμονας Beketov το 1867 διατύπωσαν τον βασικό νόμο της χημικής κινητικής - νόμος της μαζικής δράσης(ZDM): σε σταθερή θερμοκρασία, ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης είναι ευθέως ανάλογος με το γινόμενο των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων ουσιών προς την ισχύ των στοιχειομετρικών τους συντελεστών. Για τη γενική περίπτωση:

ο νόμος της μαζικής δράσης έχει τη μορφή:

Η καταγραφή του νόμου της δράσης της μάζας για μια δεδομένη αντίδραση ονομάζεται βασική κινητική εξίσωση της αντίδρασης. Στη βασική κινητική εξίσωση, k είναι η σταθερά του ρυθμού αντίδρασης, η οποία εξαρτάται από τη φύση των αντιδρώντων και τη θερμοκρασία.

Οι περισσότερες χημικές αντιδράσεις είναι αναστρέψιμες. Κατά τη διάρκεια τέτοιων αντιδράσεων, τα προϊόντα τους, καθώς συσσωρεύονται, αντιδρούν μεταξύ τους για να σχηματίσουν τις αρχικές ουσίες:

Ταχύτητα μπροστινής αντίδρασης:

Ταχύτητα ανάδρασης:

Τη στιγμή της ισορροπίας:

Ως εκ τούτου, ο νόμος της δράσης της μάζας σε κατάσταση ισορροπίας παίρνει τη μορφή:

όπου Κ είναι η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης.

3) Επίδραση της θερμοκρασίας στον ρυθμό αντίδρασης. Ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων, κατά κανόνα, αυξάνεται κατά την υπέρβαση της θερμοκρασίας. Ας το εξετάσουμε χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της αλληλεπίδρασης του υδρογόνου με το οξυγόνο.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Στους 20 0 C, ο ρυθμός αντίδρασης είναι πρακτικά μηδενικός και θα χρειαστούν 54 δισεκατομμύρια χρόνια για να προχωρήσει η αλληλεπίδραση κατά 15%. Στους 500 0 C, θα χρειαστούν 50 λεπτά για να σχηματιστεί νερό και στους 700 0 C η αντίδραση συμβαίνει αμέσως.

Η εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τη θερμοκρασία εκφράζεται ο κανόνας του van't Hoff: με αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 o, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται κατά 2–4 φορές. Ο κανόνας του Van't Hoff είναι γραμμένος:

4) Επίδραση καταλυτών. Ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων μπορεί να ελεγχθεί χρησιμοποιώντας καταλύτες– ουσίες που αλλάζουν τον ρυθμό μιας αντίδρασης και παραμένουν μετά την αντίδραση σε αμετάβλητες ποσότητες. Η αλλαγή του ρυθμού μιας αντίδρασης παρουσία καταλύτη ονομάζεται κατάλυση. Διακρίνω θετικός(η ταχύτητα της αντίδρασης αυξάνεται) και αρνητικός(ο ρυθμός αντίδρασης μειώνεται) κατάλυση. Μερικές φορές ένας καταλύτης σχηματίζεται κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης· τέτοιες διαδικασίες ονομάζονται αυτοκαταλυτικές. Υπάρχουν ομοιογενείς και ετερογενείς κατάλυση.

Στο ομοιογενήςΣτην κατάλυση, ο καταλύτης και τα αντιδρώντα βρίσκονται στην ίδια φάση. Για παράδειγμα:

Στο ετερογενήςΣτην κατάλυση, ο καταλύτης και τα αντιδρώντα βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις. Για παράδειγμα:

Η ετερογενής κατάλυση σχετίζεται με ενζυματικές διεργασίες. Όλες οι χημικές διεργασίες που συμβαίνουν στους ζωντανούς οργανισμούς καταλύονται από ένζυμα, τα οποία είναι πρωτεΐνες με ορισμένες εξειδικευμένες λειτουργίες. Σε διαλύματα στα οποία λαμβάνουν χώρα ενζυματικές διεργασίες, δεν υπάρχει τυπικό ετερογενές περιβάλλον, λόγω της απουσίας μιας σαφώς καθορισμένης διεπαφής φάσης. Τέτοιες διαδικασίες αναφέρονται ως μικροετερογενής κατάλυση.

Θέματα Κωδικοποιητής Unified State Exam: Ταχύτητα αντίδρασης. Η εξάρτησή του από διάφορους παράγοντες.

Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης δείχνει πόσο γρήγορα συμβαίνει μια συγκεκριμένη αντίδραση. Η αλληλεπίδραση συμβαίνει όταν τα σωματίδια συγκρούονται στο διάστημα. Σε αυτή την περίπτωση, η αντίδραση δεν συμβαίνει σε κάθε σύγκρουση, αλλά μόνο όταν το σωματίδιο έχει την κατάλληλη ενέργεια.

Ταχύτητα αντίδρασης – ο αριθμός των στοιχειωδών συγκρούσεων αλληλεπιδρώντων σωματιδίων που καταλήγουν σε χημικό μετασχηματισμό ανά μονάδα χρόνου.

Ο προσδιορισμός του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης σχετίζεται με τις συνθήκες υπό τις οποίες διεξάγεται. Αν η αντίδραση ομοιογενής– δηλ. τα προϊόντα και τα αντιδραστήρια βρίσκονται στην ίδια φάση - τότε ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης ορίζεται ως η μεταβολή της ουσίας ανά μονάδα χρόνου:

υ = ΔC / Δt.

Εάν τα αντιδρώντα ή τα προϊόντα βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις και η σύγκρουση των σωματιδίων συμβαίνει μόνο στο όριο της φάσης, τότε η αντίδραση ονομάζεται ετερογενήςκαι η ταχύτητά του καθορίζεται από την αλλαγή στην ποσότητα της ουσίας ανά μονάδα χρόνου ανά μονάδα επιφάνειας αντίδρασης:

υ = Δν / (S·Δt).

Πώς να κάνετε τα σωματίδια να συγκρούονται πιο συχνά, δηλ. Πως αύξηση του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης?

1. Ο ευκολότερος τρόπος είναι η αύξηση θερμοκρασία . Όπως πιθανότατα γνωρίζετε από το μάθημα της φυσικής, η θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας κίνησης των σωματιδίων μιας ουσίας. Αν αυξήσουμε τη θερμοκρασία, τότε τα σωματίδια οποιασδήποτε ουσίας αρχίζουν να κινούνται πιο γρήγορα και, ως εκ τούτου, συγκρούονται πιο συχνά.

Ωστόσο, όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων αυξάνεται κυρίως λόγω του γεγονότος ότι αυξάνεται ο αριθμός των αποτελεσματικών συγκρούσεων. Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, ο αριθμός των ενεργών σωματιδίων που μπορούν να ξεπεράσουν το ενεργειακό φράγμα της αντίδρασης αυξάνεται απότομα. Αν χαμηλώσουμε τη θερμοκρασία, τα σωματίδια αρχίζουν να κινούνται πιο αργά, ο αριθμός των ενεργών σωματιδίων μειώνεται και ο αριθμός των αποτελεσματικών συγκρούσεων ανά δευτερόλεπτο μειώνεται. Ετσι, Όταν η θερμοκρασία αυξάνεται, ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης αυξάνεται και όταν η θερμοκρασία μειώνεται, μειώνεται..

Σημείωση! Αυτός ο κανόνας λειτουργεί το ίδιο για όλες τις χημικές αντιδράσεις (συμπεριλαμβανομένων των εξώθερμων και των ενδόθερμων). Ο ρυθμός αντίδρασης είναι ανεξάρτητος από τη θερμική επίδραση. Ο ρυθμός των εξώθερμων αντιδράσεων αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και μειώνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας. Ο ρυθμός των ενδόθερμων αντιδράσεων αυξάνεται επίσης με την αύξηση της θερμοκρασίας και μειώνεται με τη μείωση της θερμοκρασίας.

Επιπλέον, τον 19ο αιώνα, ο Ολλανδός φυσικός Van't Hoff διαπίστωσε πειραματικά ότι οι περισσότερες αντιδράσεις αυξάνουν την ταχύτητά τους περίπου εξίσου (περίπου 2-4 φορές) όταν η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 10 o C. Ο κανόνας του Van't Hoff ακούγεται ως εξής: μια αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 o C οδηγεί σε αύξηση του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης κατά 2-4 φορές (αυτή η τιμή ονομάζεται συντελεστής θερμοκρασίας της ταχύτητας μιας χημικής αντίδρασης γ). Η ακριβής τιμή του συντελεστή θερμοκρασίας προσδιορίζεται για κάθε αντίδραση.

εδώ v είναι ο ρυθμός της χημικής αντίδρασης,

Γ Α Και Γ Β — συγκεντρώσεις των ουσιών Α και Β, αντίστοιχα, mol/l

κ – συντελεστής αναλογικότητας, σταθερά ταχύτητας αντίδρασης.

Για παράδειγμα, για την αντίδραση σχηματισμού αμμωνίας:

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

Ο νόμος της μαζικής δράσης μοιάζει με αυτό:

- πρόκειται για χημικές ουσίες που συμμετέχουν σε μια χημική αντίδραση, αλλάζοντας την ταχύτητα και την κατεύθυνσή της, αλλά μη αναλώσιμοκατά τη διάρκεια της αντίδρασης (στο τέλος της αντίδρασης δεν αλλάζουν ούτε σε ποσότητα ούτε σε σύνθεση). Ένας κατά προσέγγιση μηχανισμός για τη λειτουργία ενός καταλύτη για μια αντίδραση τύπου Α + Β μπορεί να επιλεγεί ως εξής:

Α+Κ=ΑΚ

ΑΚ + Β = ΑΒ + Κ

Η διαδικασία αλλαγής του ρυθμού αντίδρασης όταν αλληλεπιδρά με έναν καταλύτη ονομάζεται κατάλυση. Οι καταλύτες χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία όταν είναι απαραίτητο να αυξηθεί ο ρυθμός μιας αντίδρασης ή να κατευθυνθεί σε μια συγκεκριμένη διαδρομή.

Με βάση τη φάση φάσης του καταλύτη, διακρίνεται η ομογενής και η ετερογενής κατάλυση.

Ομοιογενής κατάλυση – αυτό συμβαίνει όταν τα αντιδρώντα και ο καταλύτης βρίσκονται στην ίδια φάση (αέριο, διάλυμα). Τυπικοί ομοιογενείς καταλύτες είναι τα οξέα και οι βάσεις. οργανικές αμίνες κ.λπ.

Ετερογενής κατάλυση - αυτό συμβαίνει όταν τα αντιδρώντα και ο καταλύτης βρίσκονται σε διαφορετικές φάσεις. Κατά κανόνα, ετερογενείς καταλύτες - στερεά. Επειδή Η αλληλεπίδραση σε τέτοιους καταλύτες συμβαίνει μόνο στην επιφάνεια της ουσίας· μια σημαντική απαίτηση για τους καταλύτες είναι η μεγάλη επιφάνεια. Οι ετερογενείς καταλύτες χαρακτηρίζονται από υψηλό πορώδες, το οποίο αυξάνει την επιφάνεια του καταλύτη. Έτσι, η συνολική επιφάνεια ορισμένων καταλυτών μερικές φορές φτάνει τα 500 τετραγωνικά μέτραανά 1 g καταλύτη. Η μεγάλη επιφάνεια και το πορώδες εξασφαλίζουν αποτελεσματική αλληλεπίδραση με τα αντιδραστήρια. Οι ετερογενείς καταλύτες περιλαμβάνουν μέταλλα, ζεόλιθους - κρυσταλλικά ορυκτά της ομάδας αργιλοπυριτικών (ενώσεις πυριτίου και αλουμινίου) και άλλα.

Παράδειγμαετερογενής κατάλυση – σύνθεση αμμωνίας:

N 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

Ως καταλύτης χρησιμοποιείται πορώδης σίδηρος με προσμίξεις Al 2 O 3 και K 2 O.

Ο ίδιος ο καταλύτης δεν καταναλώνεται κατά τη χημική αντίδραση, αλλά άλλες ουσίες που δεσμεύονται ενεργά κέντρακαταλύτη και μπλοκάρει τη λειτουργία του ( καταλυτικά δηλητήρια). Πρέπει να αφαιρούνται τακτικά με αναγέννηση του καταλύτη.

Στις βιοχημικές αντιδράσεις, οι καταλύτες είναι πολύ αποτελεσματικοί - ένζυμα. Οι ενζυματικοί καταλύτες δρουν εξαιρετικά αποτελεσματικά και επιλεκτικά, με 100% επιλεκτικότητα. Δυστυχώς, τα ένζυμα είναι πολύ ευαίσθητα στην αυξημένη θερμοκρασία, την οξύτητα του περιβάλλοντος και άλλους παράγοντες, επομένως υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί για την εφαρμογή διεργασιών με ενζυματική κατάλυση σε βιομηχανική κλίμακα.

Οι καταλύτες δεν πρέπει να συγχέονται με εμπνευστέςδιαδικασία και αναστολείς. Για παράδειγμα, η υπεριώδης ακτινοβολία είναι απαραίτητη για την έναρξη της ριζικής αντίδρασης της χλωρίωσης μεθανίου. Αυτό δεν είναι καταλύτης. Ορισμένες ριζικές αντιδράσεις ξεκινούν από ρίζες υπεροξειδίου. Και αυτοί δεν είναι καταλύτες.

Αναστολείς- Πρόκειται για ουσίες που επιβραδύνουν μια χημική αντίδραση. Οι αναστολείς μπορούν να καταναλωθούν και να συμμετέχουν σε μια χημική αντίδραση. Στην περίπτωση αυτή, οι αναστολείς δεν είναι καταλύτες, αντιθέτως. Η αντίστροφη κατάλυση είναι κατ' αρχήν αδύνατη - η αντίδραση σε κάθε περίπτωση θα προσπαθήσει να ακολουθήσει την ταχύτερη διαδρομή.

5. Περιοχή επαφής αντιδρώντων ουσιών. Για ετερογενείς αντιδράσεις, ένας τρόπος για να αυξηθεί ο αριθμός των αποτελεσματικών συγκρούσεων είναι να αυξηθεί επιφάνεια της αντίδρασης . Όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια επαφής των φάσεων αντίδρασης, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα της ετερογενούς χημικής αντίδρασης. Ο ψευδάργυρος σε σκόνη διαλύεται πολύ πιο γρήγορα σε οξύ από τον κοκκώδη ψευδάργυρο της ίδιας μάζας.

Στη βιομηχανία, για να αυξήσουν την επιφάνεια επαφής των αντιδρώντων ουσιών, χρησιμοποιούν μέθοδος ρευστοποιημένης κλίνης. Για παράδειγμα, στην παραγωγή θειικού οξέος με τη μέθοδο του βρασμού γαϊδουριού, πυριτώνται.

6. Φύση των αντιδρώντων . Ο ρυθμός των χημικών αντιδράσεων, ενώ άλλα πράγματα είναι ίσα, επηρεάζεται επίσης από Χημικές ιδιότητες, δηλ. φύση των αντιδρώντων ουσιών. Λιγότερες δραστικές ουσίες θα έχουν υψηλότερο φράγμα ενεργοποίησης και θα αντιδρούν πιο αργά από τις περισσότερες δραστικές ουσίες. Οι πιο δραστικές ουσίες έχουν χαμηλότερη ενέργεια ενεργοποίησης και εισέρχονται σε χημικές αντιδράσεις πολύ πιο εύκολα και πιο συχνά.

Σε χαμηλές ενέργειες ενεργοποίησης (λιγότερες από 40 kJ/mol), η αντίδραση συμβαίνει πολύ γρήγορα και εύκολα. Ένα σημαντικό μέρος των συγκρούσεων μεταξύ σωματιδίων καταλήγει σε χημικό μετασχηματισμό. Για παράδειγμα, οι αντιδράσεις ανταλλαγής ιόντων συμβαίνουν πολύ γρήγορα υπό κανονικές συνθήκες.

Σε υψηλές ενέργειες ενεργοποίησης (πάνω από 120 kJ/mol), μόνο ένας μικρός αριθμός συγκρούσεων οδηγεί σε χημικό μετασχηματισμό. Ο ρυθμός τέτοιων αντιδράσεων είναι αμελητέος. Για παράδειγμα, το άζωτο πρακτικά δεν αλληλεπιδρά με το οξυγόνο στο φυσιολογικές συνθήκες.

Σε μέσες ενέργειες ενεργοποίησης (από 40 έως 120 kJ/mol), ο ρυθμός αντίδρασης θα είναι μέσος όρος. Τέτοιες αντιδράσεις συμβαίνουν και υπό κανονικές συνθήκες, αλλά όχι πολύ γρήγορα, ώστε να μπορούν να παρατηρηθούν με γυμνό μάτι. Τέτοιες αντιδράσεις περιλαμβάνουν την αλληλεπίδραση του νατρίου με το νερό, την αλληλεπίδραση του σιδήρου με υδροχλωρικό οξύκαι τα λοιπά.

Οι ουσίες που είναι σταθερές υπό κανονικές συνθήκες έχουν συνήθως υψηλές ενέργειες ενεργοποίησης.

Ρυθμός χημικής αντίδρασης- μεταβολή της ποσότητας μιας από τις αντιδρώντες ουσίες ανά μονάδα χρόνου σε μια μονάδα χώρου αντίδρασης.

Η ταχύτητα μιας χημικής αντίδρασης επηρεάζεται από τους ακόλουθους παράγοντες:

• τη φύση των αντιδρώντων ουσιών·
• συγκέντρωση αντιδρώντων·
• επιφάνεια επαφής των αντιδρώντων ουσιών (σε ετερογενείς αντιδράσεις).
• θερμοκρασία;
• δράση των καταλυτών.

Θεωρία ενεργητικής σύγκρουσηςμας επιτρέπει να εξηγήσουμε την επίδραση ορισμένων παραγόντων στον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης. Οι κύριες διατάξεις αυτής της θεωρίας:

• Οι αντιδράσεις συμβαίνουν όταν συγκρούονται σωματίδια αντιδρώντων που έχουν συγκεκριμένη ενέργεια.
• Όσο περισσότερα είναι τα αντιδρώντα σωματίδια, όσο πιο κοντά είναι μεταξύ τους, τόσο πιο πιθανό είναι να συγκρουστούν και να αντιδράσουν.
• Μόνο οι αποτελεσματικές συγκρούσεις οδηγούν σε αντίδραση, δηλ. εκείνα στα οποία καταστρέφονται ή αποδυναμώνονται «παλιές συνδέσεις» και επομένως μπορούν να δημιουργηθούν «νέες». Για να γίνει αυτό, τα σωματίδια πρέπει να έχουν επαρκή ενέργεια.
• Η ελάχιστη περίσσεια ενέργειας που απαιτείται για την αποτελεσματική σύγκρουση των αντιδρώντων σωματιδίων ονομάζεται ενέργεια ενεργοποίησης Εα.
• Η δραστηριότητα των χημικών ουσιών εκδηλώνεται στη χαμηλή ενέργεια ενεργοποίησης των αντιδράσεων που τις περιλαμβάνουν. Όσο μικρότερη είναι η ενέργεια ενεργοποίησης, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα αντίδρασης.Για παράδειγμα, στις αντιδράσεις μεταξύ κατιόντων και ανιόντων, η ενέργεια ενεργοποίησης είναι πολύ χαμηλή, επομένως τέτοιες αντιδράσεις συμβαίνουν σχεδόν αμέσως

Η επίδραση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων στον ρυθμό αντίδρασης

Καθώς η συγκέντρωση των αντιδρώντων αυξάνεται, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται. Για να συμβεί μια αντίδραση, δύο χημικά σωματίδια πρέπει να ενωθούν, επομένως ο ρυθμός της αντίδρασης εξαρτάται από τον αριθμό των συγκρούσεων μεταξύ τους. Η αύξηση του αριθμού των σωματιδίων σε έναν δεδομένο όγκο οδηγεί σε συχνότερες συγκρούσεις και σε αύξηση του ρυθμού αντίδρασης.

Μια αύξηση στον ρυθμό αντίδρασης που λαμβάνει χώρα στην αέρια φάση θα προκύψει από μια αύξηση της πίεσης ή μια μείωση του όγκου που καταλαμβάνεται από το μείγμα.

Με βάση πειραματικά δεδομένα το 1867, οι Νορβηγοί επιστήμονες K. Guldberg και P. Waage, και ανεξάρτητα από αυτούς το 1865, ο Ρώσος επιστήμονας N.I. Ο Beketov διατύπωσε τον βασικό νόμο της χημικής κινητικής, καθιερώνοντας εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων -

Νόμος της μαζικής δράσης (LMA):

Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης είναι ανάλογος με το γινόμενο των συγκεντρώσεων των ουσιών που αντιδρούν, λαμβανόμενες σε δυνάμεις ίσες με τους συντελεστές τους στην εξίσωση της αντίδρασης. (Η «αποτελεσματική μάζα» είναι συνώνυμο της σύγχρονης έννοιας της «συγκέντρωσης»)

aA +bB =cС +dD,Οπου κ– σταθερά ταχύτητας αντίδρασης

Το ZDM εκτελείται μόνο για στοιχειώδεις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν σε ένα στάδιο. Εάν μια αντίδραση προχωρήσει διαδοχικά σε πολλά στάδια, τότε η συνολική ταχύτητα ολόκληρης της διαδικασίας καθορίζεται από το πιο αργό μέρος της.

Εκφράσεις για ταχύτητες διάφοροι τύποιαντιδράσεις

Το ZDM αναφέρεται σε ομοιογενείς αντιδράσεις. Εάν η αντίδραση είναι ετερογενής (τα αντιδραστήρια βρίσκονται σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης), τότε η εξίσωση ZDM περιλαμβάνει μόνο υγρά ή μόνο αέρια αντιδραστήρια και τα στερεά εξαιρούνται, επηρεάζοντας μόνο τη σταθερά ταχύτητας k.

Μοριακότητα της αντίδρασηςείναι ο ελάχιστος αριθμός μορίων που εμπλέκονται σε μια στοιχειώδη χημική διεργασία. Με βάση τη μοριακότητα, οι στοιχειώδεις χημικές αντιδράσεις χωρίζονται σε μοριακές (A →) και διμοριακές (A + B →). οι τριμοριακές αντιδράσεις είναι εξαιρετικά σπάνιες.

Ρυθμός ετερογενών αντιδράσεων

• Εξαρτάται από επιφάνεια επαφής μεταξύ ουσιών, δηλ. σχετικά με τον βαθμό λείανσης των ουσιών και την πληρότητα της ανάμειξης των αντιδραστηρίων.
• Ένα παράδειγμα είναι η καύση ξύλου. Ένα ολόκληρο κούτσουρο καίγεται σχετικά αργά στον αέρα. Εάν αυξήσετε την επιφάνεια επαφής μεταξύ ξύλου και αέρα, χωρίζοντας το κούτσουρο σε ροκανίδια, ο ρυθμός καύσης θα αυξηθεί.
• Ο πυροφορικός σίδηρος χύνεται σε ένα φύλλο διηθητικού χαρτιού. Κατά τη διάρκεια της πτώσης, τα σωματίδια σιδήρου ζεσταίνονται και βάζουν φωτιά στο χαρτί.

Επίδραση της θερμοκρασίας στον ρυθμό αντίδρασης

Τον 19ο αιώνα, ο Ολλανδός επιστήμονας Van't Hoff ανακάλυψε πειραματικά ότι με αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 o C, οι ρυθμοί πολλών αντιδράσεων αυξάνονται κατά 2-4 φορές.

Ο κανόνας του Van't Hoff

Για κάθε 10 ◦ C αύξηση της θερμοκρασίας, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται κατά 2-4 φορές.

Εδώ γ (ελληνικό γράμμα "γάμα") - ο λεγόμενος συντελεστής θερμοκρασίας ή συντελεστής van't Hoff, παίρνει τιμές από 2 έως 4.

Για κάθε συγκεκριμένη αντίδραση, ο συντελεστής θερμοκρασίας προσδιορίζεται πειραματικά. Δείχνει ακριβώς πόσες φορές αυξάνεται ο ρυθμός μιας δεδομένης χημικής αντίδρασης (και η σταθερά του ρυθμού της) με κάθε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 βαθμούς.

Ο κανόνας του Van't Hoff χρησιμοποιείται για να προσεγγίσει τη μεταβολή της σταθεράς του ρυθμού αντίδρασης με την αύξηση ή τη μείωση της θερμοκρασίας. Μια πιο ακριβής σχέση μεταξύ της σταθεράς ρυθμού και της θερμοκρασίας καθιερώθηκε από τον Σουηδό χημικό Svante Arrhenius:

Πως περισσότεροΕ μια συγκεκριμένη αντίδραση, λοιπόν πιο λιγο(σε μια δεδομένη θερμοκρασία) θα είναι η σταθερά ταχύτητας k (και η ταχύτητα) αυτής της αντίδρασης. Η αύξηση του Τ οδηγεί σε αύξηση της σταθεράς ρυθμού, αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η αύξηση της θερμοκρασίας οδηγεί σε ταχεία αύξηση του αριθμού των «ενεργητικών» μορίων ικανών να ξεπεράσουν το φράγμα ενεργοποίησης Ea.

Επίδραση του καταλύτη στον ρυθμό αντίδρασης

Μπορείτε να αλλάξετε τον ρυθμό μιας αντίδρασης χρησιμοποιώντας ειδικές ουσίες που αλλάζουν τον μηχανισμό αντίδρασης και τον κατευθύνουν σε μια ενεργειακά πιο ευνοϊκή διαδρομή με χαμηλότερη ενέργεια ενεργοποίησης.

Καταλύτες- πρόκειται για ουσίες που συμμετέχουν σε μια χημική αντίδραση και αυξάνουν την ταχύτητά της, αλλά στο τέλος της αντίδρασης παραμένουν αμετάβλητες ποιοτικά και ποσοτικά.

Αναστολείς– ουσίες που επιβραδύνουν τις χημικές αντιδράσεις.

Η αλλαγή του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης ή της κατεύθυνσης της χρησιμοποιώντας έναν καταλύτη ονομάζεται κατάλυση .