Основные понятия химической кинетики

Вобщем случае скорость реакции зависит от внешних условий: давления Р, температуры Т и т.д. При заданных постоянных внешних условиях процесса скорость реакции является функцией концентрации реагентов:

Вбольшинстве случаев эта зависимость выражается степенным законом равновесных концентраций:

где k - константа скорости реакции;

νA, νB, νi – частный порядок реакции по i-му компоненту;

СА, СB, Сi — концентрации i-го вещества.

Основные понятия химической кинетики

•Под термином «частный порядок реакции» понимают показатель степени, в которой концентрация i-го вещества входит в кинетическое уравнение. Сумма частных порядков составляет общий порядок реакции ν, определяющий вид ее кинетического уравнения и размерность константы скорости:

•

Основные понятия химической кинетики

Сопоставив уравнения

получаем дифференциальное уравнение скорости

Основные понятия химической кинетики

Скорость реакции можно определить по каждому из компонентов; знак ее зависит от знака стехиометрического коэффициента этого компонента. Скорость реакции, как правило, определяется по одному из компонентов, наиболее легко определяемому при проведении эксперимента.

В общем виде

где νi— стехиометрический коэффициент i-го компонента.

Основные понятия химической кинетики

•Данное уравнение действительно для простых (элементарных) реакций. Однако большинство химических реакций не являются элементарными: они протекают через ряд промежуточных стадий. Стехиометрическое уравнение неэлементарной (сложной) реакции отражает лишь начальное и конечное состояния данной реакционной системы и не описывает механизм реакции.

Основные понятия химической кинетики

Сложную реакцию иногда удобно рассматривать как формально простую, т. е. считать, что она протекает в одну, а не в несколько стадий. Так можно поступить, если в условиях рассматриваемой задачи промежуточные продукты не обнаруживаются.

Для формально простой реакции

кинетическое уравнение по аналогии с простой (элементарной) реакцией можно записать в следующем виде:

где α и β — частные порядки реакции (находят экспериментально).

Основные понятия химической кинетики

•Наряду с неэлементарными реакциями, которые можно рассматривать как формально простые, существует много сложных реакций, которые явно распадаются на стадии и продукты различных стадий которых образуются в значительных количествах.

•Простейшими типами сложных реакций являются параллельные и

последовательные.

Основные понятия химической кинетики

•В параллельных реакциях взаимодействие одних и тех же реагентов может протекать по различным реакционным путям с образованием различных продуктов. В качестве примера можно назвать параллельные реакции окисления аммиака, продуктами которых могут быть или оксид азота (II) NО, или оксид азота (I) N2О, или азот N2.

Основные понятия химической кинетики

•В последовательных реакциях продукт первой реакции является исходным реагентом для второй; реакция может состоять как из двух, так и из большего числа стадий, следующих одна за другой. Примером таких реакций могут служить реакции расщепления углеводородов с длинной углеродной цепочкой на все более мелкие молекулы.

Основные понятия химической кинетики

•Если известен механизм сложной реакции (элементарные стадии, через которые она протекает), скорость реакции по одному из веществ ее участников равна алгебраической сумме скоростей тех элементарных стадий, в которых это вещество принимает участие.