7. Молекулярность и порядок химической реакции. Физический смысл константы скорости реакции первого порядка

Хим реакции классифицируются по признаку порядка. Молекулярность - число частиц (атомов, молекул, ионов), участвующих в элементарном акте, или число частиц столкновение которых приводит к хим превращению. По признаку молекулярности различают:

- мономолекулярные (А)

- бимолекулярные (А+В или 2А)

- тримолекулярные (А+В+Сили 2А+Вили 3А)

Реакции с молекулярностью >3 не бывает т.к. столкновение даже 3-х частиц в какой-то т-ки пространства является маловероятным. По признаку порядка различают реакции 0-ого, 1-ого, 2-ого порядков. Встречаются также реакции дробных порядков. Порядок хим реакции - сумма показателей степени при концентрациях реагирующих в-в в ур-нении дающем зависимость скорости этой реакции от концентраций реагирующих в-в в форме з-на действующих масс. Ур-нение скорости от концентрации должно быть найдено опытным путем. Порядок экспериментально определенная величина для реакции 1-ого порядка,для реакции 2-ого порядка или, для реакции 0-ого порядка щ=k. Порядок и молекулярность могут совпадать, но чаще всего не совпадают. Реакция гидролитического разложения сахара

С12Н22О11+Н2О=2С6Н12О6

является бимолекулярной, опыт показывает, что скорость этой реакции зависит только от концентрации сахара и порядок реакции 1-вый. Для концентрированных по сахару р-рах, вода присутствуют в избытке и ее концентрации можно считать постоянной. Мсах=342 г/моль, Мвода=18 г/моль в реакции участвует 1 мполь сахара и 1 моль воды так массовое количество воды много меньше чем сахара, следовательно щ=kCсахСвода=k'Cсах.

Необратимые реакции 1-ого порядка Для реакций 1-ого порядка , С - текущая концентрация. . Разделим переменные и проинтегрируем

Из ур-я следует что константа скорости реакции 1-ого порядка имеет размерность ф -1. k не зависит от способа выражения концентрации. Ур-е (1) можно переписать

lnC=lnC0-kф из этого ур-я следует, что в реакции 1-ого порядка lnC является линейной ф-цией времени (tgб=-k).

Линейную зависимость

lnC=f(ф) можно использовать для графического определения скорости. Для хар-ки скорости р-ции 1-ого порядка используют величину называемую время полупревращения (период полураспада) - время в течении которого испытывает превращение половина взятого исходного в-ва. Положив ф1/2 и С=С0/2 в ур-нение (1) получимт.е. время полупревращения не зависит от начальной концентрации. Ф-ла (1) часто представляет в виде С=С0e-kф.

Пример реакции 1-ого порядка реакция разложения ацетона: (СН3)2СО=С2Н4+СО+Н2. Часто в кинетике при выводе кинетических уравнений используют величину Х - кол-во в-ва, вступившего в реакцию к моменту времени ф, тогда скорость реакции будет записываться в виде dx/dф - всегда положительна т.к. х только увеличивается. Если а - нач. концентрация реагирующего в-ва, то в любой момент dx/dф=k(a-x) ln(a/(a-x))=kф.

Физический смысл константы скорости реакции k следует из уравнения закона действующих масс: k численно равна скорости реакции при концентрации каждого из реагирующих веществ равной 1 моль/л.