18. Основні закономірності хімічної кінетики

Хімічна кінетика — розділ хімії, що вивчає швидкість хімічних процесів. Ця наука включає в себе вивчення впливу різних експериментальних умов на швидкість хімічних реакцій та досліджує їх механізми, що включає в себе знаходження також і характеризацію перехідного стану.

Хімічна реакція – зміна речовини, при якій утворюються або розриваються хімічні зв’язки між атомами.

Хімічні реакції, як правило, не виникають шляхом безпосередньої взаємодії вихідних молекул з прямим переходом їх в молекули продуктів реакції. У більшості випадків реакція протікає у декілька етапів.

Сукупність етапів, з яких складається хімічна реакція, має назву механізму хімічної реакції.

Кожен окремий етап, через який проходить реакція, називається елементарним актом реакції.

Глибина перетворення реакції характеризує ступінь перетворення початкових речовин у кінцеві продукти реакції.

Хімічна реакція, що протікає в рамках однієї фази, називається гомогенною хімічною реакцією. Прикладом гомогенних реакцій може бути будь-яка реакція в розчині.

Хімічна реакція, яка протікає на межі поділу фаз, називається гетерогенною хімічною реакцією. Прикладом гетерогенної реакції може бути будь-яка із реакцій, що проходить на поверхні твердого каталізатора (гетерогенна каталітична реакція).

Швидкість хімічної реакції є важливою кількісною характеристикою процесу хімічного перетворення. Швидкістю хімічної реакції називається зміна концентрації будь-якої речовини, що бере участь у хімічній реакції, за одиницю часу в одиниці об’єму (для гомогенної реакції) або на одиницю поверхні поділу фаз (у випадку гетерогенної реакції).

Кінцевий результат кожного хімічного процесу визначається термодинамічними закономірностями при переході системи з вихідного в кінцевий стан. Проте, термодинаміка не вказує на швидкість досягнення кінцевого результату (рівноважного стану) і на шлях переходу до нього. Відповіді на ці питання дають кінетичні дослідження. Кінетичні дослідження включають рішення таких проблем як визначення порядку і константи швидкості реакції, числа і характеру проміжних продуктів, енергії активації реакції, визначення впливу природи розчинника і каталізатора, встановлення характеру і числа зв’язків, що розриваються в процесі хімічної реакції, тощо.

Всі хімічні реакції поділяються на гомогенні та гетерогенні. Гомогенні реакції такі, при яких як вихідні речовини, так і продукти їх взаємодії знаходяться в одній і тій же фазі – газоподібній або в рідкій. Гетерогені реакції називаються такі реакції, при яких реагуючи речовини знаходяться в різних фазах (тверде тіло–рідина, тверде тіло–газ, рідина–газ), а сам процес хімічного перетворення протікає на границі розподілу цих фаз.

19. Як визначити швидкість хімічної реакції? Основний постулат хімічної кінетики

Швидкість хімічної реакції визначається зміною концентрації реагуючих речовин або продуктів реакції за одиницю часу. Розрізняють середню та істину швидкості реакції.

Середня швидкість реакції за даний проміжок часу визначається як відношення зменшення концентрації реагуючих речовин або збільшення концентрації продуктів реакції до часу, протягом якого це зменшення або збільшення відбувається.

Істинна швидкість реакції в даний момент називається зміна концентрації віднесеної до нескінченого малого проміжку часу (похідна від концентрації до часу):

V=+-dC/ dt