Швидкість хімічних реакцій
Зміст
Основні поняття хімічної кінетики
Залежність швидкості реакції від концентрації речовин
Залежність швидкості реакції від температури. Енергія активації
Література
1. Основні поняття хімічної кінетики
Реакції бувають гомогенні і гетерогенні.
Гомогенна реакція - це реакція, що протікає в межах однієї фази. Прикладом гомогенної реакції є будь-яка реакція, що протікає в розчині (наприклад, реакція нейтралізації між кислотою і лугом), і коли всі компоненти знаходяться в газоподібному стані.
Наприклад,
Гомогенна реакція протікає у всьому обсязі системи та її швидкість залежить від об'єму системи.
Гетерогенна реакція - це реакція, що протікає на поверхні розділу фаз, тобто коли реагують речовини знаходяться в різних агрегатних станах або ж будь-яка реакція, що протікає на поверхні твердого каталізатора. Наприклад,
Швидкість гетерогенної реакції залежить від площі поверхні розділу фаз.
Швидкістю хімічної реакції називається число актів хімічної взаємодії, що відбуваються в одиницю часу в одиниці об'єму системи (це для гомогенних реакцій) або на одиниці поверхні розділу фаз (це для гетерогенних реакцій):
і,
де Dn - зміна числа молей вихідної речовини або продукту реакції за час Dt; - обсяг гомогенної системи; - площа поверхні розділу фаз для гетерогенної системи.
У разі гомогенної реакції тому тобто швидкість гомогенної реакції дорівнює зміні концентрації (Dс) вихідної речовини або продукту реакції в одиницю часу (Dt).
Є середня і миттєва швидкості реакції.
Середня швидкість реакції, рівна це швидкість реакції за даний проміжок часу Dt=t2 - t1 і її значення залежить від проміжку часу Dt. Чим менше значення Dt, тим точніше визначена середня швидкість.
Миттєва або істинна швидкість реакції - це швидкість реакції в даний момент часу, коли Dt прагне до нуля, тобто:
або
Хімічні реакції за складністю діляться на прості і складні.
Прості реакції - це реакції, що протікають в одну стадію. Вони ще називаються одностадійна, елементарними або ізольованими реакціями. Рівняння цієї стадії збігається з рівнянням реакції в цілому.
Приклади простих реакцій:
2NO + O 2 ® 2NO 2
NOCl ® NO + Cl
Але простих реакцій дуже мало. Більшість хімічних реакцій є складними.
Складні реакції - це реакції, що протікають в дві і більше стадій, тобто вони складаються з двох і більшого числа простих реакцій, які пов'язані між собою. Таких реакцій більшість. До складних реакцій відносяться паралельні, послідовні, пов'язані й інші реакції.
Швидкість хімічних реакцій залежить від багатьох факторів.
Швидкість реакції залежить:
від природи реагуючих речовин. Наприклад, металевий калій з водою реагує з більшою швидкістю, ніж металевий натрій:
K + 2HOH ® 2KOH + H 2
від концентрації реагуючих речовин. З підвищенням концентрації речовин швидкість реакції збільшується (див. Нижче);
від тиску (для реакцій за участю газоподібних речовин). З підвищенням тиску в системі шляхом стиснення газів концентрація газоподібних речовин збільшується, а отже швидкість реакції теж збільшується.
від температури. Для більшості реакцій при збільшенні температури швидкість реакції збільшується (див. Нижче);
від присутності каталізатора. Позитивні каталізатори збільшують швидкість реакції;
від ступеня подрібнення (ступеня дисперсності) твердих речовин. Зі збільшенням ступеня подрібнення твердої речовини швидкість реакції збільшується. Наприклад, порошок крейди (СaСО 3) реагує з соляною кислотою з більш високою швидкістю, ніж шматочок крейди по реакції:
3 + 2HCl ® CaCl 2 + CO 2 + H 2 O
від природи розчинника, в якому проводиться дана реакція (якщо реакція протікає в розчині);
від інтенсивності світла (для фотохімічних реакцій, що йдуть під дією світла);
від форми і розміру посудини, в якому проводиться реакція (для ланцюгових реакцій).
. Залежність швидкості реакції від концентрації речовин
Швидкість реакції зростає зі збільшенням числа зіткнень реагуючих речовин в одиницю часу і в одиниці об'єму систем...
