Скорость и механизмы химических реакции.

Хим кинетика. (СО)+1/2(О₂)=(СО₂) ΔН= -285.5 кДж. Реакция не идет при С.У. – надо катализатор либо разогрев. Скорость хим реакций- число элем актов хим превраш, приводящих к образов продуктов реакции, в единицу времени в единице объема или на единице поверхности. Скорость можно изм через изм конц реаг вещ-в или прод реакции в ед врем. А→В. V=-ΔC_A/Δt=+ΔC_B/Δt→V=-dC_A/dt=+dC_B/dt. В любой реакци реагенты расходуются, она замедляется.Поэтому говорим о скороститолько в данный момент времени. Скорость зав от конц реаг вещ-в, от природы реаг вещ-в, от температуры, площади поверхности, катализатора, формы сосуда и т.д. Рассм завис от конц. Иммем реакцию А+В+2D=F+L. Надо найти завис скорости от конц реагентов V=f(C_A,C_B,C_D)=? Измерим скорость при каких-либо конц, а потом увеличим С_А вдвое и еще раз измерим скорость. Пусть она возросла вдвое, следов V проп С_А в первой степени. Увеличим С_В вдвое, предположим, это не повлияло на скорость.Тогда можно сказать, что V зависит от С_В в нулевой степени. Пусть от С_D скорость зависит как С_D². Общее уравнение скорости: V=kC_AC_B⁰C_D² – кинетическое уравненеи реакции. Порядок реакции-показатели степеней при конц в кинетич уравнении по данному вещ-ву, а их сумма - общий порядок реакции. Порядки устанавливаются эксперементально а не по стехиометр коэфф. Порядок может быть дробным. Предположим, что некая реакция идет в две стадии А+2В=С+D. 1) А+В=АВ 2) АВ+В=С+D, тогда если первая реакция идет медленно, а вторая быстро, то скорость опред первой стадией (пока она не пройдет, не может идти вторая), т.е. накоплением частиц АВ. Тогда V=kC_AC_B. Скорость реакции опред самой медл стадией отсюда различия между порядком реакции и стехиометр коэфф. Пример: 2Н₂О₂=Н₂О+О₂ реакция 1го пор, т.к. лимитируется 1ой стадией Н₂О₂=Н₂О+О в 2ая стдия О+О=О₂ идет очень быстро. Если самая медл не 1ая а 2ая стадия или другая, то получаем иногда дробный порядок, выраж конц интермедиаторов через конц нач вещ-в.

Зависимость скорости от температуры.

С ростом Т увелич скорость движ частиц, следов частота их соударений и скорость реакции увелич с темп. Правило Вант-Гоффа: при увеличении Т на каждые 10⁰ скорость возр в 2-4 раза. Т.е. V_t+10/V_t=γ или K_t+10/K=γ, поскольку в кинетич уравнении реакции только к может зависеть от темп. γ – коэфф Вант-Гоффа.

Механизм химических реакций.

Молекулярность – количество частиц, принимающих участие в элементарном акте хим превращения.Реакции могут быть моно-, би-, тримолекулярными (не больше). Мономолекулярные-реакции разложения и внутримолек пергруппировки (J₂)=2(J). Бимолекулярные-2NO₂=N₂O₄. Тримолекулярные(рекдие) 2NO+O₂=2NO₂. При комнатной температуре ср скорость движ частиц такова, чтоподойдя близко друг к другу, они испытывают отталкивание эл облаков и расходятся в разные стороны-упругое столкновение. Только те частицы, у которых Е_кин достаточно велика, чтобы преодолеть отталкивание, провзаимоде ствуют. Некоторые реакции, которые должны идти по термодин сообр, при Т_к «заморожены». Энергия активации-избыточная энергия, кот должны обладать молекулы во время столкновения, чтобы произошло взаимодействие. Число столкновений пропроционально Т^1/2, т.е. при ΔТ=100⁰ скорость реакции должна была бы возрасти в n=1.2 раза. Но по Вант-Гоффу она возр минимум в 2¹⁰ раз. Распределение Максвелла – Больцмана – распределние частиц по энергии или по скоростям N_акт=N_обще^-E/RT. е=2.718. Отсюда Аррениус преложил формулу для зависимости конст скорости реакции от температуры k=Ae^-Ea/RT. Е_а-энергия активации, кот нужна для начала процесса, но не влияет на ΔН. А – стерический фактор, кот опред вероятность активного столкновения. Если сталкиваются сложные молекулы, они должны подойти друг к жругу опред концами. Напр: при окислении NO кислород должен подойти к азоту. Пример: столкновение Н₂ и J₂. (H₂) + (I₂) = 2(HI) DН=+58.2 кДж Е_а= 168 кДж сумма энергий связи в молекулах водорода и иода 571, следоват связи не рвутся. Е_а зависит от механизма реакции: 1) простые (H₂) + (I₂) = 2(HI) Е_а= 150-450 кДж/моль 2)реакции ионов с молекулами Е_а= 0-80 кДж/моль. Пример: облучение светом молекулы воды ионизирует ее. 3) радикальные реакции – во взаимод вступают радикалы – молекулы с несп эл. ·ОН, · NH₂. Е_а=0-40 кДж/моль. Частный случай – цепные реакции.