Порядок і молекулярність хімічних реакцій

Вплив температури на швидкість хімічної реакції.

Навіть незначна зміна температури може помітно змінити швидкість хімічної реакції. Вант-Гофф встановив, що зі збільшенням температури на кожні 10 градусів швидкість більшості гомогенних реакцій збільшується в 2-4 рази. Збільшення швидкості реакції при підвищенні температури пов'язано зі зростанням константи швидкості реакції, тому що концентрації реагуючих речовин при цьому практично не змінюються. Показник, який вказує, у скільки разів підвищується константа швидкості реакції при збільшенні температури на 10 градусів, називається температурним коефіцієнтом (g). Математично це правило можна виразити співвідношенням:

.

На підставі цього виразу можна записати:

; і

або (2).

Хімічні реакції класифікують за молекулярністю і порядком. Молекулярністьреакції визначається числом молекул, що беруть участь в елементарному акті хімічної взаємодії.

Відомі моно-, би-, і тримолекулярні реакції. До мономолекулярних відносяться реакції розкладення, наприклад:

I₂ = I + I,

N₂O₄ = 2 NO₂,

а також процеси, які пов'язані з внутрішньо молекулярними перегрупуваннями (ізомеризація).

У елементарному акті бімолекулярних реакцій приймають участь дві молекули одного або різних речовин:

НI + НI = I₂ + Н₂, CO + CI₂ = COCL₂,

тримолекулярних - три молекули:

2 NO + O₂ = 2 NO₂.

Останні зустрічаються досить рідко. Одночасне зіткнення більш ніж трьох молекул малоймовірно. Реакції, у рівняння яких входить велике число молекул, наприклад: 4 HCl + O₂ = 2 Cl₂ + 2 H₂O, протікають у декілька стадій, кожна з який є моно-, би- (рідше три-) молекулярною. У цьому випадку закон діючих мас застосовується до окремих стадій процесу, але не до реакції в цілому. Загальна швидкість таких багатостадійних реакцій визначається швидкістю протікання найбільше повільної зі стадій. Внаслідок багатостадій­ності більшості хімічних процесів вирішення питання про молекулярність є ускладненим. Тому для кінетичної характеристики таких експериментальних реакцій використовують більш формальне поняття - порядок реакції.

Порядок реакції визначається сумою показників ступеня (m + n + …), у який зводяться концентрації реагуючих речовин, які входять до виразу закону діючих мас. (I)

За порядком реакції бувають: першого, другого, третього і дробного порядків, а також нульового порядку, якщо швидкість процесу не залежить від концентрації реагуючих речовин. Порядок реакції визначають дослідним шляхом.

Для простих за механізмом реакцій поняття молекулярності і порядку співпадає, але дуже часто порядок реакції не відповідає її молекулярності. Це пояснюється тим, що більшість хімічних процесів є сукупністю послідовних або паралельних елементарних реакцій. У ряді випадків розбіжність молекулярності і порядку реакції обумовлено великим надлишком одного з реагентів. Так, при інверсії сахарози (С₁₂Н₂₂О₁₁) у розведеному водному розчині HCl:

Н⁺

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О Û С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

Глюкоза фруктоза

зміна концентрації води настільки незначна, що нею можна зневажити. Тоді в кінетичному рівнянні швидкості цієї реакції залишиться лише концентрація сахарози: u = k [C₁₂H₂₂O₁₁].

Дата добавления: 2014-11-16