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Ãëàâà 4. Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû, ìåõàíèçìû è çàêîíîìåðíîñòè ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèé îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé § 5. Òåîðåòè÷åñêèå îñíîâû ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèé îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèéÏîñêîëüêó ðåàêöèè îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ïîä÷èíÿþòñÿ îáùèì òåîðèÿì è çàêîíîìåðíîñòÿì ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, èç êóðñà õèìèè îñíîâíîé øêîëû íåîáõîäèìî âñïîìíèòü ñëåäóþùèå îáùèå ïîíÿòèÿ:
Çàäàíèå. Êàêîâû ïðè÷èíû ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé? Ðàñêðîéòå èõ íà ïðèìåðå ðåàêöèè ñèíòåçà âîäû. ×òî òàêîå òåïëîâîé ýôôåêò õèìè÷åñêîé ðåàêöèè è êàê îí îáîçíà÷àåòñÿ? Íà ïðèìåðå ãîðåíèÿ ìåòàíà â êèñëîðîäå ðàñêðîéòå ñóùíîñòü ýòîãî ïðîöåññà è çàïèøèòå òåðìîõèìè÷åñêîå óðàâíåíèå. Ðåàêöèè îðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ïîä÷èíÿþòñÿ îáùèì çàêîíàì:
Ýòè ðåàêöèè îáúÿñíÿþòñÿ è ïðîãíîçèðóþòñÿ ïîëîæåíèÿìè èçó÷åííûõ òåîðèé è çàêîíîìåðíîñòÿìè èõ ïðîòåêàíèÿ. Âû óæå âñòðå÷àëèñü ñ ïîíÿòèåì «ñèñòåìà» è â êóðñå áèîëîãèè, è â êóðñå õèìèè îñíîâíîé øêîëû (â ÷àñòíîñòè, çíàêîìû ñ ìîëåêóëîé, âåùåñòâîì, ðàñòâîðîì êàê ñèñòåìàìè).  õèìèè ïîä ñèñòåìîé ïîíèìàþò âåùåñòâî èëè ñîâîêóïíîñòü âåùåñòâ, à òàêæå èõ ïðîöåññû.  õèìè÷åñêîé ðåàêöèè âåùåñòâà è èõ ÷àñòèöû ÿâëÿþòñÿ ðåàãåíòàìè è ïðîäóêòàìè ðåàêöèè. Ïîýòîìó õèìè÷åñêóþ ñèñòåìó ðàññìàòðèâàþò è êàê ðåàêöèîííóþ ñìåñü. Õèìè÷åñêèå ñèñòåìû ïîäðàçäåëÿþò íà ãîìîãåííûå è ãåòåðîãåííûå. Ãîìîãåííàÿ ñèñòåìà — ýòî õèìè÷åñêàÿ ñèñòåìà, â êîòîðîé êîìïîíåíòû íàõîäÿòñÿ â îäíîé ôàçå èëè â îäíîì àãðåãàòíîì ñîñòîÿíèè (÷àùå âñåãî æèäêîì, èëè ãàçîîáðàçíîì), ãäå ìåæäó êîìïîíåíòàìè ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò ãðàíèöà. Ïðèìåðîì ìîæåò ñëóæèòü ñîñòîÿíèå âåùåñòâ â ðåàêöèè: Ñ2Í5ÎÍ + ÍÂr → Ñ2Í5Âr + Í2Î ãäå âñå âåùåñòâà íàõîäÿòñÿ â æèäêîé ôàçå. Ãåòåðîãåííàÿ ñèñòåìà — ýòî õèìè÷åñêàÿ ñèñòåìà, â êîòîðîé êîìïîíåíòû íàõîäÿòñÿ â ðàçíûõ àãðåãàòíûõ ñîñòîÿíèÿõ (ôàçàõ) èëè â âèäå íå- ñìåøèâàþùèõñÿ æèäêîñòåé.  îòëè÷èå îò ãîìîãåííûõ ðåàêöèé ãåòåðîãåííûå ïðîòåêàþò íà ïîâåðõíîñòè ðàçäåëà ìåæäó ðåàãåíòàìè. Ïðèìåðîì ìîæåò ñëóæèòü ðåàêöèÿ: 2ÑÍ3ÑÎÎÍ + Mg → (CH3COO)2Mg + Í2↑ ãäå âåùåñòâà íàõîäÿòñÿ è â æèäêîì, è â òâ¸ðäîì, è â ãàçîîáðàçíîì ñîñòîÿíèè.  ñîîòâåòñòâèè ñ ïðèâåä¸ííûìè âûøå ïðèìåðàìè, õèìè÷åñêèå ðåàêöèè äåëÿòñÿ íà ãîìîãåííûå è ãåòåðîãåííûå. Äëÿ óñòàíîâëåíèÿ çàâèñèìîñòè ñòðîåíèÿ è ñâîéñòâ âåùåñòâ, äëÿ õàðàêòåðèñòèêè èõ õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé âàæíî èñïîëüçîâàòü ïîíÿòèå «ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü».
Ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü âåùåñòâ, ó÷àñòâóþùèõ â õèìè÷åñêîé ðåàêöèè, èçìåðÿåòñÿ ñêîðîñòüþ äàííîé õèìè÷åñêîé ðåàêöèè. Êàê âû çíàåòå èç êóðñà îñíîâíîé øêîëû, ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè (υ) îïðåäåëÿåòñÿ èçìåíåíèåì êîíöåíòðàöèè îäíîãî èç âñòóïèâøèõ â ðåàêöèþ èëè îáðàçóþùèõñÿ â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè âåùåñòâ â åäèíèöó âðåìåíè è âûðàæàåòñÿ â ìîëÿõ íà ëèòð â ñåêóíäó (ìîëü/ë • ñ). Íà ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè âëèÿþò ìíîãèå ôàêòîðû: êàòàëèçàòîð, ïîâåðõíîñòü ñîïðèêîñíîâåíèÿ âåùåñòâ, òåìïåðàòóðà, äàâëåíèå, ïðèðîäà ðåàãåíòîâ è äð. Äàæå â êàêîé-ëèáî êîíêðåòíîé ðåàêöèè ðåàêöèîííàÿ ñïîñîáíîñòü îäíîãî èç ðåàãåíòîâ ìîæåò øèðîêî âàðüèðîâàòüñÿ ïîä âëèÿíèåì äðóãîãî. Çàäàíèå. Ïðèâåäèòå ïðèìåðû îïûòîâ, äîêàçûâàþùèõ âëèÿíèå îòäåëüíûõ ôàêòîðîâ íà ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè. Õèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ è îáðàçîâàíèå ÷àñòèö — ïðîäóêòîâ ðåàêöèè ïðîèñõîäèò â òîì ñëó÷àå, åñëè ÷àñòèöû ðåàãåíòîâ îáëàäàþò äîñòàòî÷íîé ýíåðãèåé (ðèñ. 15).
Ýíåðãèÿ, íåîáõîäèìàÿ äëÿ íà÷àëà õèìè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, íàçûâàåòñÿ ýíåðãèåé àêòèâàöèè (ðèñ. 16). Îíà íóæíà äëÿ ýôôåêòèâíîãî ñòîëêíîâåíèÿ ìîëåêóë, ïðèâîäÿùåãî ê èõ âçàèìîäåéñòâèþ. ×åì ìåíüøå âåëè÷èíà ýíåðãèè àêòèâàöèè, òåì âûøå ñêîðîñòü ðåàêöèè. Âñå ðåàêöèè (êàê îðãàíè÷åñêèõ, òàê è íåîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé) ñîïðîâîæäàþòñÿ èçìåíåíèåì ýíåðãèè õèìè÷åñêîé ñèñòåìû.
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