Скорость химической реакции - изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства.

На скорость химической реакции оказывают влияние следующие факторы:

• природа реагирующих веществ;
• концентрация реагирующих веществ;
• поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях);
• температура;
• действие катализаторов.

Теория активных столкновений позволяет объяснить влияние некоторых факторов на скорость химической реакции. Основные положения этой теории:

• Реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.
• Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.
• К реакции приводят лишь эффективные соударения, т.е. такие при которых разрушаются или ослабляются «старые связи» и поэтому могут образоваться «новые». Для этого частицы должны обладать достаточной энергией.
• Минимальный избыток энергии, необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации Еа.
• Активность химических веществ проявляется в низкой энергии активации реакций с их участием. Чем ниже энергия активации, тем выше скорость реакции. Например, в реакциях между катионами и анионами энергия активации очень мала, поэтому такие реакции протекают почти мгновенно

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции

При повышении концентрации реагирующих веществ скорость реакции возрастает. Для того чтобы вступить в реакцию, две химические частицы должны сблизиться, поэтому скорость реакции зависит от числа столкновений между ними. Увеличение числа частиц в данном объеме приводит к более частым столкновениям и к возрастанию скорости реакции.

К увеличению скорости реакции протекающей в газовой фазе приведет повышение давления или уменьшение объема, занимаемого смесью.

На основе экспериментальных данных в 1867 г. норвежские учёные К. Гульдберг, и П Вааге и независимо от них в 1865 г. русский учёный Н.И. Бекетов сформулировали основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ-

Закон действующих масс (ЗДМ) :

Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их коэффициентам в уравнении реакции. («действующая масса» – синоним современного понятия «концентрация»)

аА + bВ = cС + dD, где k – константа скорости реакции

ЗДМ выполняется только для элементарных химических реакций, протекающих в одну стадию. Если реакция протекает последовательно через несколько стадий, то суммарная скорость всего процесса определяется самой медленной его частью.

Выражения для скоростей различных типов реакций

ЗДМ относится к гомогенным реакциям. Если реакция геторогенная (реагенты находятся в разных агрегатных состояниях), то в уравнение ЗДМ входят только жидкие или только газообразные реагенты, а твердые исключаются, оказывая влияние только на константу скорости k.

Молекулярность реакции – это минимальное число молекул, участвующих в элементарном химическом процессе. По молекулярности элементарные химические реакции делятся на молекулярные (А →) и бимолекулярные (А + В →); тримолекулярные реакции встречаются чрезвычайно редко.

Скорость гетерогенных реакций

• Зависит от площади поверхности соприкосновения веществ , т.е. от степени измельчения веществ, полноты смешивания реагентов.
• Пример — горение древесины. Целое полено горит на воздухе сравнительно медленно. Если увеличить поверхность соприкосновения дерева с воздухом, расколов полено на щепки, скорость горения увеличится.
• Пирофорное железо высыпают на лист фильтровальной бумаги. За время падения частицы железа раскаляются и поджигают бумагу.

Влияние температуры на скорость реакции

В XIX веке голландский ученый Вант-Гофф опытным путем обнаружил, что при повышении температуры на 10 о С скорости многих реакций возрастают в 2-4 раза.

Правило Вант-Гоффа

При повышении температуры на каждые 10 ◦ С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.

Здесь γ (греческая буква «гамма») — так называемый температурный коэффициент или коэффициент Вант-Гоффа, принимает значения от 2 до 4.

Для каждой конкретной реакции температурный коэффициент определяется опытным путем. Он показывает, во сколько именно раз возрастает скорость данной химической реакции (и ее константа скорости) при повышении температуры на каждые 10 градусов.

Правило Вант-Гоффа используется для приближенной оценки изменения константы скорости реакции при повышении или понижении температуры. Более точное соотношение между константой скорости и температурой установил шведский химик Сванте Аррениус:

Чем больше E a конкретной реакции, тем меньше (при данной температуре) будет константа скорости k (и скорость) этой реакции. Повышение Т приводит к увеличению константы скорости, это объясняется тем, что повышение температуры приводит к быстрому увеличению числа «энергичных» молекул, способных преодолевать активационный барьер E a .

Влияние катализатора на скорость реакции

Можно изменить скорость реакции, используя специальные вещества, которые изменяют механизм реакции и направляют ее по энергетически более выгодному пути с меньшей энергией активации.

Катализаторы – это вещества, участвующие в химической реакции и увеличивающие ее скорость, но по окончании реакции остающиеся неизменными качественно и количественно.

Ингибиторы – вещества, замедляющие химические реакции.

Изменение скорости химической реакции или ее направления с помощью катализатора называют катализом .

Повышение температуры тела у взрослых или детей (гипертермия, лихорадка) – неспецифическая реакция организма на различные внешние раздражители и изменения гомеостаза (постоянства внутренних сред организма). Гипертермией принято считать температуру тела выше 37С. Это неспецифический симптом многих заболеваний и патологических состояний.

В зависимости от цифр повышенной температуры выделяют следующие стадии повышения температуры:

• Субфебрильная (слабая) – от 37 0 до 38 0 С
• Фебрильная (умеренная) – от 38 0 до 39 0 С
• Пиретическая (высокая) – от 39 0 до 41 0 С
• Гиперпиретическая (чрезмерная) – свыше 41 0 С.

В зависимости от динамики повышения температуры выделяют следующие типы лихорадок:

• Постоянная – длительная, с суточными колебаниями не более 10С
• Ремиттирующая – суточные колебания 1,5 0 -2 0 С. Температура не нормализуется.
• Перемежающаяся – широкие колебания температуры со снижением до нормальных цифр
• Гектическая – значительные многократные быстрые колебания от 3 0 до 5 0 в течение суток
• Извращенная – подъем температуры утром и нормализация вечером
• Неправильная – хаотичные многократные колебания температуры в течение суток
• Возвратная – длительные (в течение нескольких суток) подъемы температуры сменяются такими же длительными периодами нормализации.

Повышение температуры зачастую сочетается с другими признаками воспаления – отеком и покраснением кожи и слизистых, болью в очаге воспаления.

Повышение температуры тела в сравнении с температурой окружающей среды сопровождается ощущением озноба.

При высокой температуре тела замедляется проведение импульсов в ЦНС (центральной нервной системе), что субъективно ощущается слабостью, разбитостью.

Дети могут реагировать на подъем температуры судорогами. В физиологическом плане оправданным являются лишь слабое и умеренное повышение температуры тела. Этого достаточно для уничтожения микроорганизмов и нейтрализации токсинов. Пиретический подъем сопровождается извращением многих физиологических и биохимических процессов, а гиперпиретическая лихорадка опасна для жизни.

Причины и механизм развития

Способность организма генерировать повышенную температуру сформировалась в течение долгого эволюционного периода. Человек подобно млекопитающим и птицам является гомойототермным – он стремится сохранить постоянство своей температуры вне зависимости от температуры окружающей среды.

Этим мы отличаемся от пойкилотермных животных (рыб, рептилий), которые при снижении температуры окружающей среды впадают в спячку или гибнут.

В поддержании гомойотермии (постоянства температуры) участвуют центральные и периферические структуры нашего организма. Главным центральным звеном терморегуляции, на котором все и замыкается, является гипоталамус.

В него направляются импульсы с терморецепторов кожи и слизистых оболочек. Гипоталамус в свою очередь посылает импульсы в участки коры головного мозга. Благодаря этому у нас возникает ощущение тепла и холода, и формируются соответствующие поведенческие реакции (мы стараемся тепло одеться, или наоборот, снять лишнюю одежду).

Помимо этого при изменении температуры запускаются реакции, направленные на сохранение постоянства температуры.

При повышении температуры усиливается теплоотдача путем потоотделения и расширения кожных капилляров. Замедляются биохимические процессы.

При снижении температуры все наоборот – кожные капилляры сужаются, биохимические реакции с выделением эндогенного (внутреннего) тепла ускоряются. Выделению эндогенного тепла также способствует мышечная работа, обусловленная дрожью.

Но система терморегуляции, на первый взгляд, такая слаженная, иногда дает сбой, и развивается лихорадка. Важная роль в развитии лихорадочных состояний отводится т.н. пирогенам – веществам, способным вызывать повышение температуры.

По свое природе пирогены могут быть внешними и внутренними – экзогенными и эндогенными. В роли экзогенных пирогенов выступают микробные токсины, чужеродные вещества белковой или углеводной природы. Эндогенные пирогены выделяются в организме в ответ на внедрение экзогенных пирогенов.

Это биологические вещества из класса т.н. цитокинов – интерлейкины, гистамин, фактор некроза опухоли, и многие другие. В ответ на внедрение чужеродных веществ эндогенные пирогены формируют воспалительные изменения в тканях.

Среди причин воспаления – бактериальные и вирусные инфекции, аллергические реакции, аутоиммунные нарушения (ревматизм, системная красная волчанка).

Некоторые физические факторы – перегревание, переохлаждения, травмы, ожоги, также приводят к повышению температуры. Эндогенные пирогены при этих патологических состояниях тоже играют не последнюю роль.

Иногда гипертермия носит центральный характер – температура повышается вследствие поражения гипоталамуса (гипоталамический синдром). Этот синдром возникает при черепно-мозговых травмах, мозговых инсультах, опухолях головного мозга, нейроинфекциях, тяжелых общих обменных расстройствах.

В редких случаях во время хирургических операций возникает злокачественная гиперемия – тяжелое, угрожающее жизни состояние, которое развивается в ответ на вводимые наркозные препараты.

Нервные стрессы, эмоциональные потрясения (особенно у детей), тяжелая физическая работа, нарушения менструального цикла у женщин, неинфекционные воспалительные заболевания внутренних органов – все это является причиной гипертермий. Теоретически любой фактор, приводящий к нарушению гомеостаза, может служить причиной гипертермии(повышением температуры тела).

Лечение

Для того чтобы температура вновь стала нормальной нужно снизить продукцию эндогенного тепла и увеличить теплоотдачу. При повышенной температуре тела необходимо обращаться к врачу терапевту.

Первая задача решается путем приема жаропонижающих препаратов (в основном это нестероидные противовоспалительные средства). Для увеличения теплоотдачи прибегают к компрессам, влажным обертываниям, стимуляции потоотделения.

Но снижение температуры не должно быть самоцелью.

Субфебрильную(слабую) температуру в большинстве случаев вовсе не рекомендуют снижать. А вот при фебрильных цифрах уже нужно принимать меры. В любом случае необходимо устранять причину повышения температуры – проводить лечение основного заболевания.

Мы стараемся дать максимально актуальную и полезную информацию для вас и вашего здоровья. Материалы, размещенные на данной странице, носят информационный характер и предназначены для образовательных целей. Посетители сайта не должны использовать их в качестве медицинских рекомендаций. Определение диагноза и выбор методики лечения остается исключительной прерогативой вашего лечащего врача! Мы не несёт ответственности за возможные негативные последствия, возникшие в результате использования информации, размещенной на сайте сайт

Повышение температуры ускоряет большинство химических реакций. Приближенно влияние температуры на скорость реакции описывает эмпирическое правило Вант-Гоффа : при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость для большинства реакций увеличивается в 2  4 раза.

V 2 =V 1 , (4)

где V 1 ,V 2 – скорости реакции при температурахТ 1 иТ 2 ; - температурный коэффициент Вант-Гоффа, который показывает во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на каждые 10 0 (в интервале температур от комнатных до 400С).

Точнее значение  можно вычислить по формуле:

, (5)

где k 1 , k 2 – константы скорости реакции при температурахТ 1 иТ 2 .

Небольшое значение температурного коэффициента обусловливает большое возрастание скорости реакции при незначительном повышении температуры. Например, если γ = 2,9, то при возрастании температуры на 100 0 скорость реакции увеличится в 2,9 10 раза, т.е. приблизительно в 42 000 раз.

Такое большое увеличение скорости реакции можно было бы объяснить возрастанием числа соударений между молекулами. Однако кинетическая теория показывает, что увеличение скорости, вызванное увеличением числа столкновений с ростом температуры, совсем незначительное и не может обеспечить наблюдающегося резкого возрастания скорости. Всё это приводит к выводу, что не каждое соударение молекул эффективно, и химическое взаимодействие имеет место, только если сталкивающиеся молекулы обладают определенным избытком энергии по сравнению со средней энергией данных молекул. Эта избыточная энергия называетсяэнергией активации (E А ) , а молекулы, обладающие этой избыточной энергией, - активными. Величина энергии активации зависит от природы реагирующих веществ. Для большинства химических реакций значенияЕ А лежат в пределах 40400 кДж/моль. В узком интервале температур энергия активации практически не зависит от температуры и может быть вычислена по уравнению Аррениуса:

k = Аe (-Е/ RT) (6)

где k – константа скорости реакции; А – постоянная, характеризующая каждую конкретную реакцию (константа Аррениуса); Е – энергия активации; R – газовая постоянная (8,314
);Т – температура, К (Кельвин).

Обратите внимание : уравнение (6) связывает температуру не со скоростью реакции, а с константой скорости.

Уравнение (6) для температур Т 1 и Т 2 может быть записано после преобразований в удобной для вычислений форме (7а или 7б):

Е =
∙ln (7а) Е =
∙lg (7б)

где k 1 и k 2 – константы скорости реакции при температурах Т 1 и Т 2 , К

При повышении температуры энергия вещества возрастает и перераспределяется между молекулами таким образом, что значительно возрастает число активных молекул.

Источником энергии активирования может быть энергия в различных формах: тепловая, лучистая, электрическая, энергия радиоактивных частиц и т.д. Если энергия активации очень мала (меньше 40 кДж/моль), это означает, что значительная часть столкновений между частицами реагирующих веществ приводит к реакции. При этом скорость такой реакции будет большой. Напротив, если энергия активации очень велика (больше 120 кДж/моль), то это означает, что очень малая часть столкновений взаимодействующих частиц приводит к химической реакции. Скорость реакции очень мала.

Примером реакции, имеющей высокую энергию активации, является реакция синтеза аммиака:

N 2 + 3Н 2 2NН 3

Эта реакция при обычных температурах протекает столь медленно, что заметить её протекание практически невозможно.

Большую роль в снижении энергии активации играют катализаторы.

О способах измерения температуры тела

Казалось бы, в измерении температуры тела нет ничего сложного. Если под рукой не оказывается градусника, то можно дотронуться до лба заболевшего губами, однако здесь часто возникают ошибки, точно определить температуру такой метод не позволит.

Другая более точная методика – подсчет пульса. Повышение температуры на 1 градус приводит к учащению пульса на 10 ударов в минуту. Таким образом, можно примерно высчитать, насколько повысилась температура, зная показатель своего нормального пульса. Также о лихорадке говорит увеличение частоты дыхательных движений. В норме дети совершают примерно 25 вдохов в одну минуту, а взрослые – до 15 вдохов.

Измерение температуры тела с градусником проводят не только в подмышечной впадине, но также орально или ректально (держа термометр в ротовой полости или в анальном отверстии). Маленьким детям градусник иногда помещают в паховую складку. Существует ряд правил, которые следует соблюдать при измерении температуры, чтобы не получить ложный результат.

• Кожа в месте измерения должна быть сухой.
• Во время измерения нельзя совершать движения, желательно не разговаривать.
• При измерении температуры в подмышечной впадине термометр следует удерживать около 3 минут (норма 36.2 – 37.0 градусов).
• Если используете оральный метод, то градусник следует держать 1.5 минуты (нормальный показатель 36.6 – 37.2 градуса).
• При измерении температуры в анальном отверстии достаточно подержать термометр одну минуту (норма при такой методике 36.8 – 37.6 градусов)

Норма и патология: когда пора «сбивать» температуру?

Принято считать, что в норме температура тела составляет 36.6 градусов, однако, как видите, это довольно относительно. Температура может достигать 37.0 градусов и считаться нормальной, обычно она поднимается до таких показателей к вечеру или в жаркое время года, после двигательной активности. Поэтому если перед сном на градуснике вы увидели цифру 37.0, то беспокоиться пока не о чем. Когда температура превышает эту границу, уже можно говорить о лихорадке. Она также характеризуется ощущением жара или озноба, покраснением кожных покровов.

Когда же следует сбивать температуру?

Доктора нашей клиники рекомендуют использовать жаропонижающие, когда у детей температура тела достигает 38.5 градусов, а у взрослых – 39.0 градусов. Но даже в этих случаях не следует принимать большую дозу жаропонижающего, достаточно снизить температуру на 1.0 – 1.5 градуса, чтобы эффективная борьба с инфекцией продолжалась без угрозы для организма.

Опасным признаком при лихорадке является побледнение кожных покровов, их «мраморность», при этом на ощупь кожа остается холодной. Это говорит о спазме периферических сосудов. Обычно такое явление чаще наблюдается у детей, и за ним следуют судороги. В таких случаях необходимо срочно вызвать скорую помощь.

Инфекционная лихорадка

При бактериальных или вирусных инфекциях температура поднимается практически всегда. То, насколько сильно она возрастает, зависит, во-первых, от количества возбудителя, во-вторых, от состояния организма самого человека. Например, у пожилых людей даже острая инфекция может сопровождаться незначительным повышением температуры.

Любопытно, что при различных инфекционных заболеваниях температура тела может вести себя по-разному: повышаться утром и спадать к вечеру, увеличиваться на определенное количество градусов и снижаться через несколько дней. В зависимости от этого выделили различные типы лихорадок – извращенная, возвратная и другие. Для врачей это является очень ценным диагностическим критерием, поскольку тип лихорадки дает возможность сузить круг подозреваемых заболеваний. Поэтому при инфекции измерять температуру следует утром и вечером, желательно и в течение дня.

Какие инфекции повышают температуру?

Обычно при острой инфекции происходит резкий температурный скачок, при этом имеют место общие признаки интоксикаци: слабость, головокружение или , тошнота.

1. Если лихорадка сопровождается кашлем, болью в горле или грудной клетке, затрудненным дыханием, осиплостью голоса, то речь идет о респираторном инфекционном заболевании.
2. Если же температура тела повысилась, а вместе с ней началась диарея, возникли тошнота или рвота, боли в животе, то практически нет сомнений в том, что это – кишечная инфекция.
3. Возможен и третий вариант, когда на фоне лихорадки возникают боль в горле, покраснение слизистой глотки, иногда отмечаются кашель и насморк, а также имеют место боли в животе и диарея. В таком случае следует подозревать ротавирусную инфекцию или так называемый «кишечный грипп». Но при любых симптомах лучше обратиться за помощью к нашим врачам.
4. Иногда локальная инфекция на каком-либо участке тела может стать причиной повышения температуры. Например, лихорадкой часто сопровождаются карбункулы, абсцессы или флегмоны. Она также возникает при ( , карбункул почки). Только в случае острого лихорадки почти никогда не бывает, потому что всасывающая способность слизистой мочевого пузыря минимальна, и вещества, вызывающие повышение температуры, в кровь практически не проникают.

Вялотекущие хронические инфекционные процессы в организме также могут вызывать лихорадку, особенно в периоде обострения. Однако небольшое повышение температуры часто наблюдается и в обычное время, когда никаких других явных симптомов болезни практически нет.

Когда еще повышается температура?

1. Необъяснимое повышение температуры тела отмечают при онкологических заболеваниях . Обычно это становится одним из первых симптомов наряду со слабостью , апатией, потерей аппетита, резким похуданием и депрессивным настроением. В таких случаях повышенная температура держится долгое время, но при этом остается фебрильной, то есть не превышает 38.5 градусов. Как правило, при опухолях лихорадка волнообразная. Температура тела медленно нарастает, а по достижении своего пика также медленно снижается. Затем наступает период, когда держится нормальная температура, а после снова начинается ее повышение.
2. При лимфогранулематозе или болезни Ходжкина также часто имеет место волнообразная лихорадка, хотя могут наблюдаться и другие ее типы. Повышение температуры в данном случае сопровождается ознобом, а когда она снижается, то возникает проливной пот. Повышенная потливость наблюдается обычно в ночные часы. Наряду с этим болезнь Ходжкина проявляет себя увеличенными лимфатическими узлами , иногда присутствует кожный зуд.
3. Температура тела повышается в случае острого лейкоза . Часто его путают с ангиной, поскольку возникает боль при глотании, ощущение сердцебиения, увеличиваются лимфатические узлы, нередко имеет место повышенная кровоточивость (на коже появляются гематомы). Но еще до появления этих симптомов больные отмечают резкую и немотивированную слабость. Примечательно, что антибактериальная терапия не дает положительных результатов, то есть температура не снижается.
4. Лихорадка может также свидетельствовать об эндокринных заболеваниях . Например, она практически всегда появляется при тиреотоксикозе. При этом температура тела обычно остается субфебрильной, то есть не повышается более 37.5 градусов, правда, в периоды обострений (кризов) может наблюдаться значительное превышение этой границы. Помимо лихорадки при тиреотоксикозе беспокоят перепады настроения, плаксивость, повышенная возбудимость, бессонница , резкая потеря массы тела на фоне повышенного аппетита, дрожание кончика языка и пальцев рук, нарушение менструального цикла у женщин. При гиперфункции паращитовидных желез температура может возрастать до 38 – 39 градусов. В случае гиперпаратиреоза больные жалуются на сильную жажду, частые позывы к мочеиспусканию , тошноту, сонливость, кожный зуд.
5. Особое внимание следует обратить на лихорадку, которая появляется спустя несколько недель после перенесенных респираторных заболеваний (чаще всего после ангины), поскольку она может говорить о развитии ревматического миокардита . Обычно температура тела повышается незначительно – до 37.0 – 37.5 градусов, однако такая лихорадка – это очень серьезный повод для обращения к нашему врачу. Помимо этого температура тела может повышаться при эндокардитах или , но в таком случае основное внимание не себя обращают боли в грудной клетке, которые не удается снять доступными анальгетиками.
6. Любопытно, что температура часто повышается при язвенной болезни желудка или двенадцатиперстной кишки , правда она тоже не превышает 37. 5 градусов. Лихорадка усугубляется, если возникло внутреннее кровотечение . Его симптомами являются острые кинжальные боли, рвота «кофейной гущей» или дегтеобразный кал, а также резко возникшая и нарастающая слабость.
7. Церебральные нарушения ( , черепно-мозговые травмы или опухоли головного мозга) провоцируют повышение температуры, раздражая центр ее регуляции в головном мозге. Лихорадка при этом может быть самой разной.
8. Медикаментозная лихорадка чаще всего возникает в ответ на применение антибиотиков и некоторых других препаратов, при этом она является частью аллергической реакции, потому обычно сопровождается зудом кожи и высыпаниями.

Что делать при повышенной температуре?

Многие, обнаружив у себя повышенную температуру, сразу же стараются ее снизить, используя доступные каждому жаропонижающие средства. Однако бездумное их применение может навредить еще больше, чем сама лихорадка, ведь повышенная температура – не болезнь, а всего лишь симптом, поэтому подавлять его без установления причины не всегда правильно.

Особенно это касается инфекционных заболеваний, когда в условиях повышенной температуры должны погибнуть возбудители инфекции. Если пытаться при этом снизить температуру, инфекционные агенты останутся в организме живыми и невредимыми.

Поэтому не спешите бежать за таблетками, а снижайте температуру грамотно, когда на то появится необходимость, в этом вам помогут наши специалисты. Если же лихорадка беспокоит вас долгое время, следует обратиться к одному из наших врачей: как видите, она может говорить о многих неинфекционных болезнях, поэтому без проведения дополнительных исследований не обойтись.