5 Химическая кинетика
Скоростью химической реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единице объема системы.
Количество вещества выражают в МОЛЯХ, а объем в ЛИТРАХ. В этом случае мы получаем удобную для работы величину - КОНЦЕНТРАЦИЮ вещества в моль/л, которая ИЗМЕНЯЕТСЯ в ходе реакции.
Таким образом, скоростью реакции называют изменение концентрации какого-нибудь вещества, участвующего в реакции, за единицу времени (например, за секунду или за минуту). Отсюда другое определение скорости реакции:
Скоростью химической реакции называется ИЗМЕНЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ реагента или продукта в единицу времени.
Разницу между тем, что было и тем, что стало, часто обозначают буквой греческого алфавита Δ (дельта) Следовательно, только что приведенное определение математически можно выразить так:
Факторы, влияющие на скорость химической реакции!
Влияние концентрации. Зависимость скорости химических реакций от концентрации определяется законом действия масс, который в общем виде записывается так:
V = K Can Cвm ,
где К – коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости реакции.
Ca и Cв – концентрации веществ а и в, участвующих в химической реакции.
n и m – стехиометрические коэффициенты.
Влияние температуры. С повышением температуры скорость реакции возрастает, что связано с увеличением константы скорости реакции. Согласно правилу Вант-Гоффа повышение температуры на 10 0 С увеличивает скорость реакции в 2-4 раза. Можно рассчитать температурный коэффициент скорости реакции:
g = Kt+10/Kt , где
Kt+10 – константа при температуре t+10 0.
Kt – константа скорости реакции при температуре t.
Влияние катализатора. Катализатор – вещество, которое резко изменяет скорость реакции. При внесении катализатора реакция проходит через несколько промежуточных стадий, требующих меньшей энергии активации, чем прямая реакция без катализатора, что приводит к колоссальному возрастанию скорости реакции.
Медленно протекающий процесс, например реакция А + В = АВ
в присутствии катализатора К проходит в две стадии:
А + К = АК ( промежуточное соединение)
АК + В = АВ + К
Большинство каталитических реакций положительно, т. е. в присутствии катализатора их скорость возрастает. Однако встречается отрицательный катализ. В этом случае катализатор называют ингибитором. Если ингибитор тормозит процесс окисления, его называют антиоксидантом.
Получение и хранение различных продуктов сопровождается протеканием ряда химических процессов.
закон действующих масс: При постоянной температуре скорость хим. реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, взятых в степенях их стехиометрических коэффициентов.
скорость гомогенной реакции определяется как изменение концентрации любого вещества в единицу времени.
vгом=C2-C1/t2-t1=+ - ∆C/∆t
Знак «-» показывает, что происходит уменьшение исх. веществ.
«-» - прямая реакция;
«+» - обратная реакция, показывающая увеличение продуктов реакции
v=+ - dC/dt — истинная скорость хим. реакции.
Скорость гетерогенной реакции определенна количеством вещества вступившего в реакцию или получившегося в результате реакции за единицу времени на единицу поверхности раздела.
vгом=C2-C1/t2-t1=+ - ∆Cs/∆t; v=+ - dCs/dt