Залежність швидкості реакції від концентрації реагуючих речовин - закон діючих мас

Необхідною умовою перебігу хімічної реакції є зіткнення їх молекул. Ймовірність зіткнення взаємодіючих молекул для гомогенної реакції пропорційна концентраціям реагуючих речовин.

Таким чином, закон дії мас: швидкість хімічної реакції пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин в ступенях, які дорівнюють коефіцієнтам, що стоять перед формулами речовин у відповідному рівнянні реакції.

Для загальної реакції

a A + b B = c C + d D

швидкість дорівнює:

v = k C^a(A)C^b(B) = k [A]^a[B]^b.

Для реакції

2NO + Cl₂ = 2NOCl

швидкість v = k C²(NO)C(I₂).

Константа швидкості k – це швидкість реакції за умови, що концентрації реагуючих речовин дорівнюють 1 моль/л.

Рівняння, що пов’язує швидкість реакції з концентраціями реагентів, називають рівнянням швидкості, або кінетичним рівнянням реакції.

Перебіг більшості хімічних реакцій такий, що утворення продуктів відбувається через ряд проміжних елементарних стадій. Кожна з цих реакцій описується своїм кінетичним рівнянням. Тоді вступає в силу один з принципів кінетики – принцип лімітуючої стадії: швидкість складної реакційї визначається швидкістю найповільнішої (лімітуючої) елементарної стадії.

Сума показників ступенів в рівнянні швидкості хімічної реакції (кінетичного рівняння) є важливою характеристикою механізму процесу і називається порядком хімічної реакції. Окремі показники ступенів концентрацій реагентів визначають порядок реакції щодо даної речовини.

Якщо порядок нульовий (швидкість не залежить від концентрації реагуючих речовин), то v = k чи .

Це, наприклад, реакція розкладу кальцій карбонату: CaCO₃®CaO+CO₂.

Швидкість реакції першого порядку описується кінетичним рівнянням

v = k C.

.

після інтегрування ми отримаємо

kt = ln(C₀/C).

Приклад:

N₂O₅ = 2NO₂ + 1/2O₂.

Для реакцій другого порядку кінетичне рівняння має вигляд

v = k C²; v = k C_AC_B

.

Інтегрування цього рівняння дає таку залежність концентрації речовини від часу перебігу реакції

kt = 1/C - 1/C₀

Приклад:

H₂ + I₂ = 2HI

розклад нітроген (IV) оксиду: 2NO₂ = 2NO + O₂.

Реакції третього порядку описуються кінетичними рівняннями

v = kC³ = kC₁²C₂ = kC₁C₂C₃.

Залежність концентрації від часу виражається рівнянням:

1/C – 1/C = 2kt

Приклад:

2NO + O₂ = 2NO₂;

2NO + Br₂ = 2NOBr.

Дата добавления: 2015-05-24