29. Понятие скорости химической реакции. Скорость реации в гетерогенных системах.

Для того, чтобы произошло химическое взаимодействие, реагирующие частицы должны столкнуться друг с другом. Однако не кажде столкновение приводит к их химическому взаимодействию, следовательно частицы должны быть достаточно активными, т.е. обладать таким запасом энергии, который приводит к ослаблению химических связей, а затем и к их разрыву. Взаимодействующие частицы должны перейти в состояние, когда они будут обладать повышенной энергией, т. е. они должны преодолеть определённый энергитический барьер, называемый энергией активации. Э. а. - эта та минимальная энергия, которую необходимо сообщить молекулам (частицам), чтобы они стали активными и их столкновение привело к химической реакции. Если энергия активации мала, то скорость рекции будет высокой, но если она велика, то реакция будет протекать медленно. Реакции между ионами протекает быстро, почти мгновенно. Величина энергии активации при взаимодействии ионов очень мала, так как ионы обладают зарядами и поэтому являются активными частицами. В ходе химических реакцийрасходуются исхлдные вещества, уменьшается их химическое количество. Химическое количесво продуктов реакции соответственно возрастает. При этом важно знать, в каком объёме системы происходит процесс. Скорость химической реакции (v) определяется химическим количеством вещества, прореагировавшего (или образовавшегося) в единицу времени в единице объёма системы. Гетерогенные реакции протекают на границе (поверхности) раздела фаз, например между веществами, находящимися в жидкой и твердой фазах. Любые гетерогенные процессы связаны с переносом вещества, и в них можно выделить три стадии: 1) Подвод реагирующего вещества к поверхности; 2) Химическая реакция на поверхности. Имеется в виду собственно химическое взаимодействие молекул на поверхности раздела фаз. 3) Отвод продукта реакции от поверхности.

Первая и последняя стадия осуществляется за счет диффузии. Во многих случаях химическая реакция могла бы протекать очень быстро, если подвод реагирующего вещества к поверхности и отвод продуктов от нее тоже происходили бы достаточно быстро. Для ускорения таких реакций обычно используют перемешивание. Если химическая реакция (вторая стадия) имеет высокую энергию активации, то эта стадия оказывается самой медленной, и процесс не ускоряется при перемешивании. Для их ускорения необходимо повысить температуру. Скорость любого гетерогенного процесса возрастает при увеличении поверхности контакта фаз. Для этого используют измельчение твердой фазы.

В уравнении закона действия масс для гетерогенной реакции концентрация твердой фазы не учитывается. Например, для горения углерода C(т) + O2(г) = CO2(г) выражение закона действия масс выглядит следующим образом: v = k×[O2]; k – константа скорости.

По закону действующих масс скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, соответствующих порядкам реакции. aA+bB=^k > C; v=k*С^m_A Сⁿ_B. Порядки реакции можно считать равными стехиометрическим коэффицнтам ТОЛЬКО для элементраных процессов (протекающих в одну стадию). Скороть реакции в целом определяется её соротьопределяющей стадии — самой медленной стадии механизма реакции.