Почему важно исследовать влияние температуры на скорость химических реакций?
Температура оказывает заметное влияние на сложные биологические и химические процессы, протекающие в растениях и организмах животных. В качестве примера укажем на влияние температуры на скорость дыхания, которое имеет важное значение в медицине. Во время некоторых хирургических операций тело пациента подвергают охлаждению, чтобы замедлить протекание метаболических процессов, понизить скорость циркуляции крови и частоту дыхания.
Температура оказывает также заметное влияние на биохимические процессы, протекающие в пище при ее хранении или в ходе ее приготовления. Скорость порчи пищевых продуктов может быть понижена разными способами, включая замораживание (рис. 9.10), использование консервантов, как, например, сорбиновой кислоты, диоксида серы или нитритов, а также соблюдением надлежащих условий хранения. Так, свежесть и аромат чая зависят от содержания в нем ряда химических веществ, принадлежащих к группе флавинов. При хранении чая содержание в нем флавинов постепенно уменьшается. Скорость разрушения флавинов в чае приблизительно в равной мере зависит от влажности и температуры.
Оптимальная эффективность многих технологических химических процессов тоже зависит от температуры. В качестве примера укажем на вторую стадию контактного процесса получения серной кислоты (см. разд. 7.2)
2SO2 (г.) + O2 (г.) =. 2SO3 (г.),
Поскольку эта реакция экзотермична, выход триоксида серы можно повысить, понижая температуру. Однако понижение температуры приводит к замедлению процесса. Поэтому необходимо найти оптимальный баланс между выходом и скоростью реакции. Это достигается путем проведения данной стадии процесса при температуре от 450 до 500 0C и использовании катализатора - оксида ванадия (V).
При проведении некоторых операций на сердце и нейрохирургических операций пациентов подвергают охлаждению, чтобы снизить скорость протекания в организме метаболических процессов. Скорость разложения пищевых продуктов замедляется при их охлаждении и замораживании.
Температура влияет не только на скорость химических реакций; она может влиять и на путь протекания реакции. Например, при нагревании нитрата аммония не выше 200 0C происходит следующая реакция, которая протекает с умеренной скоростью
NH4NO3(TB.) =N2O (г.) + 2H2O (г.)
Эта реакция часто используется для получения N2O в лабораторных условиях. Однако, если нагревать нитрат аммония до высоких температур в замкнутом объеме, происходит следующая взрывная реакция
2NH4NO3 (тв.)= 2N2 (г.) + 4H2O (г.) + O2 (г.)
Таким образом, термическое разложение нитрата аммония может протекать, в зависимости от температуры, двумя совершенно различными путями. В следующем разделе будет показано, как экспериментальное определение скоростей реакцт позволяет предсказать путь протекания химической реакции.
Оглавление: