В± D з i / D t , (3.2)
де D з i - зміна концентрації будь-якого учасника хімічна-кой реакції за проміжок часу D t . Залежність швидкості хімічної реакції від концентрації вихідних речовин виражається законом дії мас (Основний постулат хімічної кінетики):
(3.3)
де k - константа швидкості хімічної реакції. Фізичний зміст константи швидкості хімічної реакції полягає в тому, що вона чисельно дорівнює швидкості хімічної реакції в разі рівності одиниці (В молях на літр) концентрації всіх реагуючих речовин. У хімічній кінетиці розрізняють також поняття В«МолекулярнаВ» і В«порядок реакціїВ».
Молекулярність - це кількість частинок, що беруть участь в елементарному акті хімічної реакції. Вона може приймати будь-яке ціле позитивне число. Однак внаслідок малої ймовірності одночасного зіткнення великої кількості частинок реакції з молекулярний, що перевищує чотири, практично не зустрічаються.
Порядок реакції - це сума стехиометрических коефіцієнтів, що стоять перед символами хімічних речовин, що у реакції, або сума показників степенів, з якими концентрації речовин входять в основний постулат хімічної кінетики:
В
n = ОЈ v i , (3.4)
де n - порядок реакції.
Внаслідок того, що запис хімічного рівняння немає від-ражает механізму протікання реакції, в більшості випадків порядок реакції не співпадає з сумою стехиометрических коефіцієнтів. Порядок реакції може приймати будь-яке позитивне значення, включаючи нуль і дробові числа. Порядок реакції необхідний для правильного вибору кінетики фазо-чеського рівняння, що дозволяє розрахувати швидкість і константу швидкості хімічної реакції.
Реакції нульового порядку . У цих реакціях Sn i = 0, следо-вательно, після об'єднання рівнянь (3.1), (3.2) і (3.3) отримуємо
d c /d t = k . (3.5)
, (3.6)
де c 0 , - початкова концентрація реагуючої речовини, моль/л, х - число молей вихідної речовини А, прореагировавшего до моменту часу t , з, в одиниці об'єму, моль.
Реакції першого порядку . У цих реакціях Sn = 1, і кінетичне рівняння має вигляд
d c /d t = k з , (3.7)
k = (2,3 . lg c A / c 0, А )/ t . (3.8)
В
Реакції другого порядку . У цих реакціях Sn = 2. Слід розрізняти два випадки: n = 2 і n = 1, n = 1. У першому випадку початкові концентрації реагуючих речовин однакові, тому-d c /d t = k . з 2 , (3.9)
В
k = t -1. ( c A -1 - c 0 , А -1 ). (3.10)
У другому випадку початкові концентрації реагуючих речовин не однакові
В
k = 2,3 . t -1 ( c < sub> 0 , -1 - c 0 ,)]. (3.11)
В
Реакції n -го порядку . У цих реакціях Sn = n . Тому загальне кінетичне рівняння має вигляд
В
k = ( n -1) -1. t -1. ( c A 1 - n - c 0, А 1 - n ). (3.12)
Під періодом напівперетворення речовини t 1/2 розуміють проміжок часу, з, протягом якого прореагувала рівно половина спочатку взятого речовини. Період напіврозпаду для різних реакцій може приймати дуже широке значення: від часток секунди (радіоактивний розпад більшості трансуранових елементів, вибухові реакції та ін) до мільйонів років (Радіоактивний розпад урану, окислення гірських порід та ін.) З урахуванням наведеного визначення ( c = 1/2 c 0, ), для реакцій нульового порядку
t 1/2 =, (3 .. 13)
для реакцій першого порядку
t 1/2 = 0,693 / k , (3.14)
для реакцій другого порядку
t 1/2 =. (3.15)
Визначення порядку реакції методом Оствальда-Нойес (інтегральний метод):
n i = [(lg (t ' 1/2 /t " 1/2 ) /lg ( c 0,2 / c 0,1 )] + 1, (3.16)
де t ' 1/2 - період напіврозпаду, відповідний початкової концентрації реагує речовини c 0,1; t " 1/2 - період напіврозпаду цієї ж речовини при іншій початкової концентрації c 0,2 . ...
