Катализатор
Еще один способ увеличить скорость химической реакции – направить ее по другому пути, заменив прямое взаимодействие, например, веществ А и В серией последовательных реакций с третьим веществом К, которые требуют гораздо меньших затрат энергии (имеют более низкий активационный энергетический барьер) и протекают при данных условиях быстрее, чем прямая реакция. Это третье вещество называют катализатором.
Катализаторы – это химические вещества, участвующие в химической реакции, изменяющие ее скорость и направление, но не расходующиеся в ходе реакции (по окончании реакции не изменяющиеся ни по количеству, ни по составу). Примерный механизм работы катализатора для реакции вида А + В можно представить так:
A + K = AK
AK + B = AB + K
Процесс изменения скорости реакции при взаимодействии с катализатором называют катализом. Катализаторы широко применяют в промышленности, когда необходимо увеличить скорость реакции, либо направить ее по определенному пути.
По фазовому состоянию катализатора различают гомогенный и гетерогенный катализ.
Гомогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в одной фазе (газ, раствор). Типичные гомогенные катализаторы – кислоты и основания. органические амины и др.
Гетерогенный катализ – это когда реагирующие вещества и катализатор находятся в разных фазах. Как правило, гетерогенные катализаторы – твердые вещества. Т.к. взаимодействие в таких катализаторах идет только на поверхности вещества, важным требованием для катализаторов является большая площадь поверхности. Гетерогенные катализаторы отличает высокая пористость, которая увеличивает площадь поверхности катализатора. Так, суммарная площадь поверхности некоторых катализаторов иногда достигает 500 квадратных метров на 1 г катализатора. Большая площадь и пористость обеспечивают эффективное взаимодействие с реагентами. К гетерогенным катализаторам относятся металлы, цеолиты — кристаллические минералы группы алюмосиликатов (соединений кремния и алюминия), и другие.
Пример гетерогенного катализа – синтез аммиака:
N2 + 3H2 2NH3
В качестве катализатора используется пористое железо с примесями Al2O3 и K2O.
Сам катализатор не расходуется в ходе химической реакции, но на поверхности катализатора накапливаются другие вещества, связывающие активные центры катализатора и блокирующие его работу (каталитические яды). Их необходимо регулярно удалять, путем регенерации катализатора.
В биохимических реакция очень эффективными оказываются катализаторы – ферменты. Ферментативные катализаторы действуют эффективно и избирательно, с избирательностью 100%. К сожалению, ферменты очень чувствительны к повышению температуры, кислотности среды и другим факторам, поэтому есть ряд ограничений для реализации в промышленных масштабах процессов с ферментативным катализом.
Катализаторы не стоит путать с инициаторами процесса и ингибиторами.
Например, для инициирования радикальной реакции хлорирования метана необходимо облучение ультрафиолетом. Это не катализатор. Некоторые радикальные реакции инициируются пероксидными радикалами. Это также не катализаторы.
Ингибиторы – это вещества, которые замедляют химическую реакцию. Ингибиторы могут расходоваться и участвовать в химической реакции. При этом ингибиторы не являются катализаторами наоборот. Обратный катализ в принципе невозможен – реакция в любом случае будет пытаться идти по наиболее быстрому пути.
Природа реагирующих веществ
На скорость химических реакций при прочих равных условиях также оказывают влияние химические свойства, т.е. природа реагирующих веществ.
Менее активные вещества будут имеют более высокий активационный барьер, и вступают в реакции медленнее, чем более активные вещества.
Более активные вещества имеют более низкую энергию активации, и значительно легче и чаще вступают в химические реакции.
Более стабильные вещества — это, например, те вещества, которые окружают нас в быту, либо существуют в природе.
Например, хлорид натрия NaCl (поваренная соль), или воды H2O, или металлическое железо Fe.
Более активные вещества мы можем встретить в быту и природе сравнительно редко.
Например, оксид натрия Na2O или сам натрий Na в быту и в природе не не встречаем, т.к. они активно реагируют с водой.
При небольших значениях энергии активации (менее 40 кДж/моль) реакция проходит очень быстро и легко. Значительная часть столкновений между частицами заканчивается химическим превращением. Например, реакции ионного обмена происходят при обычных условиях очень быстро.
При высоких значениях энергии активации (более 120 кДж/моль) лишь незначительное число столкновений заканчивается химическим превращением. Скорость таких реакций пренебрежимо мала. Например, азот с кислородом практически не взаимодействует при нормальных условиях.
При средних значениях энергии активации (от 40 до 120 кДж/моль) скорость реакции будет средней. Такие реакции также идут при обычных условиях, но не очень быстро, так, что их можно наблюдать невооруженным глазом. К таким реакциям относятся взаимодействие натрия с водой, взаимодействие железа с соляной кислотой и др.
Вещества, стабильные при нормальных условиях, как правило, имеют высокие значения энергии активации.
10 класс
-
Биология 10 класс Пасечник В.В. Базовый уровень
Авторы:
-
Биология 10 класс рабочая тетрадь Агафонова И.Б. Базовый уровень
Авторы:
-
Биология 10 класс рабочая тетрадь Козлова Т.А. Базовый уровень
Авторы:
-
Биология 10-11 класс Вахрушев А.А. Базовый уровень
Авторы:
-
Биология 10 класс Лисов Н. Д.
Авторы:
-
Биология 10 класс Пасечник В.В. Углубленный уровень
Авторы:
-
Биология 10 класс Пономарева И.Н. Углубленный уровень
Авторы:
-
Биология 10 класс Каменский А.А. Базовый уровень
Авторы:
-
Биология 10 класс Сухорукова Л.Н. Базовый уровень
Авторы:
-
Биология 10 класс Агафонова И.Б. Базовый и углубленный уровень
Авторы:
-
Биология 10 класс Д.К. Беляев Базовый уровень
Авторы:
-
Биология 10-11 класс рабочая тетрадь О.В. Саблина
Авторы:
-
Биология 10 класс Высоцкая Л.В. Углубленный уровень
Авторы:
-
Биология 10 класс Асанов Н.Г.
Авторы:
-
Биология 10-11 класс практикум Дымшиц Г.М. Углубленный уровень
Авторы:
Концентрация
Также изменить число эффективных соударений можно, изменив концентрацию реагирующих веществ. Понятие концентрации, как правило, используется для газов и жидкостей, т.к. в газах и жидкостях частицы быстро двигаются и активно перемешиваются. Чем больше концентрация реагирующих веществ (жидкостей, газов), тем больше число эффективных соударений, и тем выше скорость химической реакции.
На основании большого числа экспериментов в 1867 году в работах норвежских ученых П. Гульденберга и П. Вааге и, независимо от них, в 1865 году русским ученым Н.И. Бекетовым был выведен основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ:
Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных их коэффициентам в уравнении химической реакции.
Для химической реакции вида: aA + bB = cC + dD закон действующих масс записывается так:
здесь v — скорость химической реакции,
CA и CB — концентрации веществ А и В, соответственно, моль/л
k – коэффициент пропорциональности, константа скорости реакции.
Например, для реакции образования аммиака:
N2 + 3H2 2NH3
закон действующих масс выглядит так:
Константа скорости реакции k показывает, с какой скоростью будут реагировать вещества, если их концентрации равны 1 моль/л, или их произведение равно 1. Константа скорости химической реакции зависит от температуры и не зависит от концентрации реагирующих веществ.
В законе действующих масс не учитываются концентрации твердых веществ, т.к. они реагируют, как правило, на поверхности, и количество реагирующих частиц на единицу поверхности при этом не меняется.
В большинстве случаев химическая реакция состоит из нескольких простых этапов, в таком случае уравнение химической реакции показывает лишь суммарное или итоговое уравнение происходящих процессов. При этом скорость химической реакции сложным образом зависит (или не зависит) от концентрации реагирующих веществ, полупродуктов или катализатора, поэтому точная форма кинетического уравнения определяется экспериментально, или на основании анализа предполагаемого механизма реакции. Как правило, скорость сложной химической реакции определяется скоростью его самого медленного этапа (лимитирующей стадии).
Как устроен онлайн-учебник по биологии
На этой странице вы найдете новый учебник по биологии за 5 класс Пасечника с готовыми домашними заданиями по каждой теме. Книга устроена так, что вам будет удобно найти каждый параграф и каждую страничку с домашним заданием и ответами. Нажимайте на кнопку, чтобы перейти к нужному разделу и открыть необходимую страницу. Авторы этой книги в удобной форме разместили нужные сведения по предмету:
- Теоретический материал по биологии за пятый класс.
- Правильные ответы к домашним заданиям.
- Примеры решений практических задач.
Кому пригодится этот учебник? Прежде всего – ребятам, которые выполняют домашнее задание по биологии и не знают, как приступить к задаче. На страницах книги школьники найдут подробное описание опыта, рекомендации по оформлению своей работы в школьной тетрадке, а также примеры домашних заданий. Используя наш решебник, вы проведете все научные опыты на отлично. Также пособие пригодится родителям, которые помогают детям выполнять домашнюю работу.
Опытные педагоги советуют детям вначале хорошо изучить теорию, прочитать заданный на уроке параграф, и только потом приступать к выполнению практики. В нашем решебнике вы найдете пример оформления своей практической работы, увидите, как это должно выглядеть в тетради.
Учебник нужен, прежде всего, учителям, ведь именно они первые берут его в руки, чтобы в соответствии с программой построить план урока. Это пособие написано авторским коллективом научных работников, в их числе: Пасечник В.В., Суматохин С.В., Гапонюк З.Г., Швецов Г.Г., год издания учебника: 2023. С этой книгой, дорогие учителя, вы легко подготовитесь к урокам биологии, в том числе к теоретической части и к практическим занятиям с детьми.
От чего зависит скорость реакции
- От наличия катализатора (k)
Всё понятно, кроме одного: что же такое катализатор?
Катализатор – вещество, которое ускоряет реакцию, но не расходуется в процессе.
Катализатор – ваш лучший друг?
Представьте, что вы пришли на вечеринку, где никого не знаете. Как вы себя чувствуете? Наверное, немного неловко!Вы решили вспомнить несколько анекдотов. Общаться будет намного проще, то есть юмор послужил ускорителем вашего разговора с кем-то! Но запас шуток имеет свойство заканчиваться, поэтому назвать его катализатором мы не можем!Теперь давайте представим, что на вечеринке вы встретили лучшего друга. Вдвоём легче знакомиться, не так страшно, согласитесь. Получается, что друг – катализатор вашего общения с кем-то, ведь он не расходуется в процессе в отличие от алкоголя!
У катализатора есть своя реакция, которую он вызывает. Каталитическая реакция – это реакция которая протекает быстрее обычной за счет использования катализатора.
Если перевести это на человеческий язык, то люди пешком (без катализатора) идут медленнее, чем едут на такси (с катализатором).
У катализатора есть двойник с абсолютно обратными характеристиками – ингибитор. Раз катализатор увеличивает скорость реакции, значит, ингибитор будет её уменьшать.
Важно! Если реакция некаталитическая, то добавление катализатора не будет влиять на скорость реакции
- От температуры (t)
Важно понимать, что молекулы/частицы при нагревании начинают быстрее двигаться и чаще сталкиваться. Представим, что мы лежим на пляже
Если погода облачная, то нам тепло, а если погода ясная, нам становится жарче (увеличивается температура тела), и тем быстрее мы загораем или обгораем (скорость реакции увеличивается)
Представим, что мы лежим на пляже. Если погода облачная, то нам тепло, а если погода ясная, нам становится жарче (увеличивается температура тела), и тем быстрее мы загораем или обгораем (скорость реакции увеличивается).
- От концентрации реагентов
Уточнение: только для жидкостей и газов
Важно! Понятие концентрации распространяется только на газы и жидкости, то есть добавление твердого вещества обычно не влияет на скорость реакции
Почему добавление твердого вещества чаще всего не влияет на скорость реакции?
Потому что при добавлении твердого вещества увеличение концентрации реагента не произойдет. А без реагентов реакция не захочет разогнаться и скорость останется неизменной.
- От давления
Уточнение: только для газов
Важно! Так как газы – это единственные по агрегатному состоянию вещества, которые способны распределяться по всему объему реакционного сосуда, то изменение давления будет влиять только на них.
Значит, если в реагентах есть хотя бы один газ – изменение давления будет влиять на скорость реакции.
Как связаны между собой давление и объем?
Это две противоположные величины:
- увеличение давления = уменьшение объема;
- уменьшение давления = увеличение объема.
Как это запомнить? Специально для этого мы приготовили простую картинку. Просто уделите ей минутку внимания, и всё уложится в голове.
- От площади соприкосновения реагентов = степени измельчения
Уточнение: только если в реагентах есть хотя бы одно твердое вещество
Давайте наглядно посмотрим на реакцию между цинком и соляной кислотой. В первом стакане будет протекать медленнее, чем во втором.
Перемешивание веществ тоже увеличит скорость реакции за счет увеличения скорости соприкосновения веществ.
Чтобы это понять, достаточно представить чай. Если туда добавить ложку сахара и не перемешивать его, равномерное распределение сахара по стакану будет происходить очень медленно. Однако если размешать его ложкой, то скорость возрастет!
- От природы реагентов
При реакции воды с металлами скорость реакции уменьшается с уменьшением активности металла. То есть активнее всего с водой будут реагировать именно щелочные металлы.
У людей всё также. Скорость поиска друзей или работы зависит от активности человека. Чем более активный человек, тем быстрее он достигнет цели.
Еще нужно помнить, что быстрее всего протекают реакции между газами и между растворами.
А можно ли пантеру превратить в черепаху при помощи химии? Можно, и это даже не магия. Для этого всего лишь нужно замедлить скорость реакции. Это можно сделать путем добавления ингибитора, уменьшения температуры, концентрации реагентов, давления, площади соприкосновения веществ, а также снижения активности реагентов.
Положительные качества решебника по биологии 10 класс
Бестолковое переписывание готовых ответов, конечно, не принесет никакой пользы, задача ГДЗ по биологии Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов А.М. 10 класс – в помощи и поддержке. Грамотный подход ученика к взаимодействию с вспомогательным пособием позволяет:
- свести к минимуму временные затраты на выполнение домашнего задания;
- разобраться с алгоритмом выполнения любого упражнения, в том числе с творческой составляющей;
- самостоятельно подготовиться к итоговым тестовым работам;
- быстро восполнить любые пробелы в знаниях;
- улучшить уровень успеваемости.
Решебник по биологии к учебнику 2018 года содержит не только правильные ответы к каждому заданию, но и полезную дополнительную информацию, а также развернутые комментарии к сложным заданиям курса.
Сборник готовых ответов станет надежным другом и помощником только при условии правильного применения, то есть для самоконтроля самостоятельно выученного, разобранного и выполненного домашнего задания. Только такой путь позволит подростку наполнить багаж нужными и упорядоченными знаниями.
Отдельную благодарность выражают старшеклассники, планирующие связать свою судьбу с медицинской профессией. Своевременное обращение к сборнику готовых ответов позволяет своевременно ликвидировать пробелы в знаниях и заработать высокий балл на итоговом тестировании.
Опасения взрослых по поводу снижения успеваемости после применения ГДЗ по биологии 10 класс линия жизни вполне оправданы, но только при одном условии – если десятиклассник будет списывать. В старшей школе учатся достаточно взрослые дети, способные оценить последствия такого безграмотного отношения к учебе.
Школьная программа по биологии за 5 класс
- Клеточное строение организмов. Цитология — наука о клетке. Клетка – наименьшая единица строения и жизнедеятельности организмов. Строение клетки под микроскопом.
- Многообразие организмов и их классификация: царства, типы, классы, отряды, семейства, роды, виды.
- Процессы питания, дыхания и транспорта веществ в жизнедеятельности организмов.
Эти темы могут быть сложными из-за необходимости усвоения большого количества новой информации, понимания сложных процессов, из-за использования новых терминов и понятий. Лабораторные работы и практика могут потребовать дополнительных усилий от учеников. На уроках школьники осваивают практические навыки изучения живой природы: наблюдение, эксперимент, описание, измерение, классификация. В этой работе ребятам поможет решебник с ГДЗ, где можно посмотреть ход выполнения практической работы и правильно сделать домашнее задание.
1.4.3. Скорость реакции, ее зависимость от различных факторов.
Некоторые химические реакции происходят практически мгновенно (взрыв кислородно-водородной смеси, реакции ионного обмена в водном растворе), вторые — быстро (горение веществ, взаимодействие цинка с кислотой), третьи — медленно (ржавление железа, гниение органических остатков). Известны настолько медленные реакции, что человек их просто не может заметить. Так, например, преобразование гранита в песок и глину происходит в течение тысяч лет.
Другими словами, химические реакции могут протекать с разной скоростью.
Но что же такое скорость реакции? Каково точное определение данной величины и, главное, ее математическое выражение?
Скоростью реакции называют изменение количества вещества за одну единицу времени в одной единице объема. Математически это выражение записывается как:
Где n1 и n2 – количество вещества (моль) в момент времени t1 и t2 соответственно в системе объемом V.
То, какой знак плюс или минус (±) будет стоять перед выражением скорости, зависит от того, на изменение количества какого вещества мы смотрим – продукта или реагента.
Очевидно, что в ходе реакции происходит расход реагентов, то есть их количество уменьшается, следовательно, для реагентов выражение (n2 — n1) всегда имеет значение меньше нуля. Поскольку скорость не может быть отрицательной величиной, в этом случае перед выражением нужно поставить знак «минус».
Если же мы смотрим на изменение количества продукта, а не реагента, то перед выражением для расчета скорости знак «минус» не требуется, поскольку выражение (n2 — n1) в этом случае всегда положительно, т.к. количество продукта в результате реакции может только увеличиваться.
Отношение количества вещества n к объему, в котором это количество вещества находится, называют молярной концентрацией С:
Таким образом, используя понятие молярной концентрации и его математическое выражение, можно записать другой вариант определения скорости реакции:
Скоростью реакции называют изменение молярной концентрации вещества в результате протекания химической реакции за одну единицу времени:
Биология 5 класс (Пасечник) Учебник ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ В БИОЛОГИЮ.
§ 1. Живая и неживая природа — единое целое. § 2. Биология — система наук о живой природе. § 3. Роль биологии в жизни современного человека.
Глава 1. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ ЖИВОЙ ПРИРОДЫ.
§ 4. Методы исследования в биологии.§ 5. Измерения в биологических исследованиях.§ 6. Эксперимент в биологических исследованиях.§ 7. Описание результатов исследований.
Глава 2. ОРГАНИЗМЫ — ТЕЛА ЖИВОЙ ПРИРОДЫ.
§ 8. Организм — единое целое.§ 9. Увеличительные приборы для исследований.§ 10. Клетка — основная единица живого организма.§ 11. Жизнедеятельность организмов.§ 12. Разнообразие организмов и их классификация.§ 13. Многообразие и значение растений, животных и грибов.§ 14. Многообразие и значение бактерий и вирусов.
Глава 3. ОРГАНИЗМЫ И СРЕДА ОБИТАНИЯ.
§ 15. Среды обитания.§ 16. Водная среда обитания.§ 17. Наземно-воздушная среда обитания.§ 18. Почвенная среда обитания организмов.§ 19. Организмы как среда обитания.§ 20. Сезонные изменения в жизни организмов.
Глава 4. ПРИРОДНЫЕ СООБЩЕСТВА.
§ 21. Взаимосвязи организмов в природном сообществе.§ 22. Пищевые связи в природных сообществах.§ 23. Разнообразие природных сообществ. § 24. Искусственные сообщества. § 25. Животный и растительный мир природных зон.
Предмет Биология в 5 классе
В большинстве школ изучение этого предмета начинается с пятого класса. Программа по биологии – интересная и разнообразная, этот предмет развивает представления о живой природе, формирует у детей систему научных знаний о живых системах и организмах. Для успешного усвоения этой программы мы предлагаем ознакомиться с ГДЗ по биологии 5 класс учебник Пасечник, Суматохин, Гапонюк (Просвещение, 2023г.). Это книга, написанная коллективом опытных авторов в соответствии с ФГОС. Учебное пособие оценили учителя, которые используют его в своей ежедневной работе и одобрили его содержание.
Из предыдущей школьной программы дети уже знакомы с окружающим миром, а в 5 классе начинается углубленное изучение природы, организмов, закономерностях их строения и жизнедеятельности. Один из ключевых элементов учебного плана – понятие о роли биологической науки в практической деятельности людей. Учебник по биологии, который представлен на этой странице, написан полностью в соответствии со школьной программой по предмету. Он станет хорошим помощником в изучении теоретической части биологии и для решения практических задач. Он подходит в качестве решебника, с помощью которого можно сделать домашние задания и проверить правильность их выполнения.