Химическая кинетика. В результате химической реакции исчезают одни и образуются другие вещества

В результате химической реакции исчезают одни и образуются другие вещества. В процессе реакции изменяются количества вещества: как реагентов (исходных веществ), так и продуктов (конечных веществ). Скорость этого изменения называется скоростью химической реакции. Химическая кинетика – учение о скоростях и механизмах химических реакций. По числу взаимодействующих в реакции молекул различают реакции мономолекулярные, бимолекулярные и тримолекулярные. Например, диссоциация молекулярного йода на атомы: I₂ = 2I – мономолекулярная реакция.

Взаимодействие йода с водородом: I₂ + Н₂ = 2HI – бимолекулярная реакция.

Закон действующих масс для химических реакций разной молекулярности записывается по-разному: для м ономолекулярных реакций А = В + С,

= kc _A,

где k – константа скорости реакции;

для бимолекулярной реакции А + В = С, = kc _A c _В

и для тримолекулярной реакции 2А + В = С, = kc ²_A c _В.

Таким образом, скорость химической реакции можно описать уравнением

r = , (1)

где r – скорость реакции (от англ. rate — скорость процесса, в отличие от ранее используемого обозначения для скорости реакции – velocity – скорость перемещения), (прописная греч. дельта) – синоним слов «конечное изменение», (греч. ню) – количество (моль) вещества-реагента или вещества-продукта, (греч. тау) – время (с), за которое произошло данное изменение.

Описываемая уравнением (1) скорость реакции зависит от количеств взятых веществ-реагентов. Скорость химической реакции — это изменение количества вещества какого-либо участника реакции в единицу времени в единице реакционного пространства.

В гомогенной системе реакция происходит во всем объеме V системы (в газовой фазе или растворе). В такой реакции единицей реакционного пространства является единица объема, и если этот объем не изменяется в процессе реакции, то уравнение имеет вид:

r = ± ∙ = ± = ± , (2)

где с — молярная концентрация вещества (моль/л).

Скорость реакции — изменение концентрации вещества в единицу времени.

В гетерогенной системе (например, при горении твердого тела в газе или при взаимодействии металла с кислотой) реакция происходит на границе раздела между компонентами. Если площадь этой границы S, то уравнение скорости имеет вид:

r = ± ∙ , (3)

Очевидно, что при таком определении (см. уравнения (2) и (3)) величина скорости реакции не зависит от объема в гомогенной системе и от площади соприкосновения реагентов (степени измельчения) в гетерогенной системе.

Дата добавления: 2014-01-15