"Природоведение", Сухова Т.С., Строганов В.И.
Химическая реакция начинается и продолжается только при определённых условиях. На её скорость можно влиять: нагревать или охлаждать вещества, изменять их концентрацию, измельчать твёрдые реагенты, добавлять катализаторы или ингибиторы. Эти знания помогают понимать, почему продукты портятся, дрова горят по-разному, железо ржавеет, а некоторые реакции проводят только при нагревании или освещении.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Условие протекания химической реакции — то, что необходимо для начала и продолжения превращения веществ. Это может быть смешивание, нагревание, освещение или действие электрического тока. Знание условий помогает понять, почему реакция начинается в одном случае и не начинается в другом.
Скорость химической реакции — это то, насколько быстро исходные вещества превращаются в новые. Одни реакции идут почти мгновенно, а другие продолжаются долго. Этот термин нужен, чтобы сравнивать реакции и объяснять, как сделать превращение быстрее или медленнее.
Катализатор — вещество, которое ускоряет химическую реакцию и практически не расходуется в ней. Оно помогает реакции идти легче, хотя само не становится её главным продуктом. Катализаторы используют, когда нужно получить результат быстрее и не увеличивать сильно нагревание.
Ингибитор — вещество, замедляющее химическую реакцию. Его добавляют, когда быстрое превращение нежелательно или опасно. Например, ингибитор может помогать дольше сохранять вещество от разрушения.
Для разных реакций нужны разные условия, потому что частицы веществ не всегда могут сразу вступить во взаимодействие. Иногда достаточно смешать реагенты, и их частицы начнут сталкиваться подходящим образом. В других случаях частицам не хватает энергии, поэтому требуется нагревание, свет или электрический ток. Условие реакции словно «запускает» превращение или поддерживает его.
Повышение температуры обычно ускоряет реакцию. При нагревании частицы движутся быстрее, чаще сталкиваются и сильнее ударяются друг о друга. Поэтому увеличивается число столкновений, способных привести к превращению веществ. При охлаждении движение частиц замедляется, и реакция обычно идёт медленнее.
Концентрация показывает, сколько частиц вещества содержится в определённом объёме раствора или смеси. Если концентрацию реагентов увеличить, частицы встречаются чаще, поэтому реакция обычно ускоряется. При разбавлении частиц становится меньше в том же объёме, столкновения происходят реже. Из-за этого превращение замедляется.
Измельчение твёрдого вещества увеличивает площадь его поверхности, соприкасающейся с другим реагентом. Например, порошок имеет гораздо больше открытой поверхности, чем один крупный кусок той же массы. Поэтому частицы кислоты или другого вещества могут взаимодействовать сразу с большим числом частиц твёрдого тела. Реакция идёт быстрее, хотя состав и масса самого вещества от измельчения не меняются.
Катализатор ускоряет реакцию, помогая частицам вступать во взаимодействие более лёгким способом. Ингибитор, наоборот, мешает протеканию реакции или уменьшает число подходящих столкновений. Эти вещества позволяют управлять скоростью, не заменяя исходные реагенты. Благодаря им реакции можно ускорять в производстве или замедлять при хранении веществ.
В таблице сначала найдите нужный фактор, затем посмотрите, как его изменение действует на скорость реакции. Пример помогает связать общее правило с реальной ситуацией. Следует помнить, что правила обычно справедливы при прочих одинаковых условиях.
| Фактор | Как его изменить | Влияние на реакцию | Пример |
|---|---|---|---|
| Температура | Нагреть или охладить вещества | Нагревание обычно ускоряет, охлаждение замедляет реакцию | При нагревании реакция вещества с раствором идёт быстрее |
| Концентрация веществ | Добавить вещество или разбавить раствор | Увеличение концентрации обычно ускоряет, уменьшение замедляет реакцию | Более концентрированный раствор быстрее взаимодействует с реагентом |
| Площадь соприкосновения твёрдых веществ | Измельчить или собрать вещество в крупный кусок | Большая площадь обычно ускоряет, малая замедляет реакцию | Порошок мела реагирует с кислотой быстрее кусочка мела |
| Катализатор | Добавить подходящий катализатор | Ускоряет реакцию и практически не расходуется | Катализатор помогает быстрее провести химическое превращение |
| Ингибитор | Добавить вещество-замедлитель | Замедляет химическую реакцию | Ингибитор уменьшает скорость нежелательного разрушения вещества |
Условие. Кусочек мела и такое же по массе количество порошка мела поместили в одинаковые растворы кислоты. Температура и концентрация растворов одинаковы. Нужно сравнить скорость реакций.
Ответ. Порошок мела вступит в реакцию быстрее. Причина — большая площадь соприкосновения, а не изменение состава мела.
Условие. Вещество взаимодействует с раствором сначала при обычной температуре, а затем после нагревания. Остальные условия одинаковы. Нужно предсказать, где реакция будет идти быстрее.
Ответ. После нагревания реакция обычно пойдёт быстрее. Нагревание не обязательно для каждой реакции и не должно проводиться без соблюдения правил безопасности.
Условие. Нужно изменить скорость реакции между двумя веществами, не заменяя сами реагенты. Требуется предложить по одному способу ускорения и замедления. Рассуждать нужно по известным факторам.
Ответ. Например, ускорить реакцию можно нагреванием, а замедлить — охлаждением. Выбор способа зависит от свойств веществ и требований безопасности.
Ошибка 1. Считать, что нагревание необходимо для любой реакции. Так думают, потому что многие опыты проводят при нагревании, но условия зависят от веществ. Проверьте себя: спросите, указано ли нагревание как необходимое условие именно этой реакции.
Ошибка 2. Путать растворение с химической реакцией. При растворении вещество может просто распределиться среди частиц воды, не превращаясь в новое вещество. Проверьте себя: ищите признаки образования новых веществ, а не только исчезновение кусочка в растворе.
Ошибка 3. Считать, что измельчение меняет состав вещества. На самом деле оно увеличивает площадь поверхности, но частицы остаются тем же веществом. Проверьте себя: сравните состав до и после измельчения — новым становится не вещество, а размер его частиц.
Ошибка 4. Считать катализатор исходным веществом, которое полностью расходуется. Катализатор влияет на скорость и обычно сохраняется после реакции. Проверьте себя: определите, превращается ли это вещество в основной продукт или только помогает реакции идти быстрее.
До изучения темы нужно знать признаки химических реакций, различать исходные вещества и продукты, а также понимать условия горения. Эти знания помогают определить, произошло ли превращение и что в нём изменилось.
Тема пригодится при изучении способов получения веществ, горения и ржавления. Она также связана с правилами безопасного проведения опытов: изменение температуры и добавление веществ требуют осторожности.
В повседневной жизни скорость реакций объясняет хранение продуктов, тушение огня и действие лекарственных препаратов. Охлаждение замедляет порчу, прекращение доступа воздуха помогает тушить пламя, а лекарства должны действовать с подходящей скоростью.
Почему повышение температуры обычно ускоряет химическую реакцию?
При нагревании частицы веществ движутся быстрее и чаще сталкиваются. Их столкновения становятся более энергичными, поэтому больше частиц может вступить в реакцию.
Всегда ли измельчение вещества ускоряет реакцию?
Измельчение обычно ускоряет реакцию твёрдого вещества с другим веществом, потому что увеличивает площадь соприкосновения. Но оно не влияет на скорость, если измельчённое вещество вообще не участвует в данной реакции или другое условие ограничивает её.
Чем катализатор отличается от исходного вещества?
Исходное вещество превращается в продукт реакции и расходуется. Катализатор изменяет скорость реакции, но сам практически не расходуется и не становится основным продуктом.
Можно ли замедлить химическую реакцию?
Да. Для этого понижают температуру или концентрацию реагентов, уменьшают площадь соприкосновения твёрдых веществ либо используют ингибитор. Например, охлаждение помогает замедлить порчу продуктов.
Как отличить изменение скорости реакции от прекращения реакции?
Если реакция идёт медленнее, новые вещества всё ещё образуются, но за больший промежуток времени. При прекращении реакции превращение не происходит совсем, например из-за отсутствия необходимого условия.
§ 10 Можно ли повлиять на химическую реакцию? 39
