5.0 0.5 4 22

Как ускорить реакцию?

Оксана Логунова
Оксана Логунова
25 февраля 2013
2775
Оцените:
Как ускорить реакцию?

Сегодня жизнь человека, как, впрочем, и жизнь его далёких предков, напрямую связана с различными обстоятельствами и факторами. Основными для него являются реакции физического и химического порядка. Без них мир превратился бы в статическую субстанцию, не способную к какому-либо развитию и движению, к зарождению живого организма и его эволюции. Человек уже достаточно много знает о природе веществ. Ему известно, как устроены вещества, в какие реакции вступают, а также о том, как ускорить реакцию их взаимодействия, чтобы быстрее получить результат.

Понятие «Химическая реакция»

Под этим словосочетанием понимают взаимодействие нескольких веществ, называемых реагентами, результатом его становится вещество абсолютно нового качества. Иными словами, при реакциях такого порядка из одних веществ, посредством разрыва одних связей и образования связей совершенно новых, образуются и новые вещества. Химические реакции часто путают с реакциями ядерными, это неправильно, поскольку при ядерных реакциях происходит не образование нового вещества, а превращение исходного – в вещество другого порядка.

По типу полученных веществ химические реакции классифицируют на реакции:

  • разложения,
  • окисления,
  • соединения,
  • одинарного и двойного замещения,
  • окислительно-восстановительные.

Каждую описывает конкретное химическое уравнение. Взаимодействуют вещества между собой в результате смешивания или физического контакта. Процессы эти могут протекать по-разному, рассматривают разные типы протекания химических реакций.

  • Самопроизвольная реакция.
  • Термические (воздействие высокой температурой).
  • Катализ (при участии катализатора).
  • Фотохимические (под воздействием света).
  • Электродные (воздействие электрическими зарядами).
  • Радиационно-химические (воздействие ионизирующими излучениями).
  • Механохимические (механическое воздействие).
  • Плазмохимические (на низкотемпературной плазме).

Химические реакции: основные виды

По количеству веществ, вступающих в реакции, их разделяют на две базовые группы:

Сложные химические реакции

  • Реагенты (исходные вещества).
  • Продукты реакции (те вещества, что являются результатом реакции).
  • Катализатор реакции (вещество, ускоряющее химическую реакцию называется её катализатором).

Простые химические реакции

  • Реагенты (исходные вещества).
  • Продукты реакции (те вещества, что получены в результате химической реакции).

Человек давно научился ускорять реакции взаимодействия веществ. Например, каждому известно, что сахар быстрее раствориться в чашечке с горячим кофейным напитком, нежели в остывшем кофе. Реакцию растворения (сахара в кофейном напитке) ускорили под воздействием повышенной температуры реагента (горячий кофе). Саму эту реакцию можно отнести к термическому типу.

Ускорение химической реакции

Взаимодействуя на молекулярном уровне, все вещества участвуют в различных химических реакциях, последние могут по-разному протекать во времени. Одни – быстрее, другие – медленно или почти незаметно для глаз человека. Как ускорить реакцию взаимодействия веществ между собой?

Рассмотрим иной пример: если попытаться поджечь сахар рафинад, можно увидеть, что при сильном нагреве происходит его плавление с образованием карамели коричневого цвета и характерного ей запаха. При этом сахар не загорается. Сжечь его можно, если использовать дополнительное вещество – табачный пепел. Достаточно обсыпать кусочек сахара этим пеплом и внести в открытый огонь, он тут же загорится.

В последнем примере нужную химическую реакцию провели с использованием специального вещества. Все химические реакции, не желающие протекать самостоятельно или идущие в очень медленном темпе, можно ускорить посредством своеобразного «стимула». Итак, вещество, ускоряющее химическую реакцию, называется катализатором, а сама химическая реакция - катализом.

Понятие «Катализа» и его виды

Катализатором может выступать иное химическое вещество, способствующее ускорению конкретной реакции. Кстати, количество катализатора после завершения реакции не изменяется, что не присуще реагентам. Другими словами, катализатор не принимает участия в такой реакции, его нельзя считать реагентом, он лишь помогает им вступать в реакцию, ускоряя скорость их взаимодействия. Никогда нельзя путать катализаторы с инициаторами, поскольку последние в ходе течения реакции расходуются.

Молекулы могут взаимодействовать по циклу, при наличии достаточного количества реагента. Активная позиция в этих реакция принадлежит ионам, радикалам и координационно-насыщенным соединениям. Степень концентрации активных частиц, разница между энергией образуемой связи и разрываемой, определяют скорость течения химической реакции.

Под катализом подразумевают процесс, влияющий на скорость течения реакции, при участии активных веществ, называемых катализаторами. Принцип его действия прост: катализатор ускоряет химическую реакцию благодаря тому, что реагируя с реагентом, способствует скорейшему образованию промежуточного соединения. Под воздействием ряда превращений, происходит расщепление этого соединения. На выходе получаем продукт реакции и катализатор, готовый вновь вступать в аналогичную реакцию с реагентом (по циклу).

Виды катализа

Сущность процессов катализа можно считать одинаковой, базирующейся на образовании ряда промежуточных соединений катализатора и реагента. Формально все химические процессы, связанные с катализом, разделяют на три вида:

Гомогенный

Этот процесс подразумевает образование одной общей фазы между катализатором и реагентами. Наиболее часто это жидкость или газообразное вещество.

Микрогетерогенный

Данный вид катализа осуществляется в жидкой фазе при участии разнообразных коллоидных частиц, выступающих в роли катализаторов. Например, при ферментном катализе, протекающем в клетках растительного и животного происхождения, катализаторами биологического порядка являются белки ускоряющие реакции – это обычные ферменты. Для таких реакций характерна высокая степень селективности, без них невозможна жизнь для любого организма.

Гетерогенный

При взаимодействии реагентов и катализатора образуются разные фазы, а сама каталитическая реакция протекает на разделяющей их границе. В подобных реакциях катализаторами являются твёрдые вещества, а реагентами – жидкости или газы.

Существуют такие понятия, как катализ отрицательный (замедление реакции под воздействием «антикатализаторов» - ингибиторы) и положительный (ускорение реакции катализатором).

Теорию каталитических процессов простой назвать нельзя, она достаточно сложна и относится к малоизученным областям современной науки. Сегодня изучается несколько теорий относительно механизмов действия катализаторов. Наиболее приемлемой в физической химии считают теорию промежуточных соединений.

Подписывайтесь на наши группы в социальных сетях - смешные статьи, картинки и факты!