Общетеоретическая часть. Химическая кинетика и равновесие

Химическая кинетика и равновесие

Химические реакции протекают с разными скоростями. Некоторые протекают практически мгновенно, другие – медленно. Взаимодействие может как замедляться, так и ускоряться. Необратимые реакции протекают до полного израсходования одного из реагентов. Многие реакции протекают обратимо.

Скорость химической реакции определяется многими факторами. Необходимо учитывать природу реагирующих веществ, условия взаимодействия и в какой системе – гомогенной или гетерогенной – протекает процесс. В первом случае под скоростью подразумевается изменение количества вещества в единице объёма (т.е. изменение молярной концентрации) за единицу времени, во втором – изменение количества вещества, отнесённое к единице поверхности раздела фаз в единицу времени:

или ; .

Зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ и их концентрации определяется законом действующих масс:скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, взятых в степенях, соответствующих их стехиометрическим коэффициентам.

Для системы аА + вВ → сС + dD он имеет вид:

V=k[A]^a[в]^в,

где k – константа скорости, определяемая природой реагирующих веществ; [A] и [B] – концентрации реагирующих веществ.

Константа скорости численно равна скорости данной реакции при единичных концентрациях всех реагирующих компонентов.

Зависимость скорости от температуры определяется правилом Вант-Гоффа, установленным для гомогенных химических реакций, согласно которому скорость и константа скорости увеличиваются в 2÷4 раза при повышении температуры на каждые 10 ^оС. Математическое выражение имеет вид:

.

Температурный коэффициент γ изменяется в пределах от 2 до 4.

Регулировать скорость можно и введением в систему катализаторов или ингибиторов.

Для обратимой реакции при равенстве скоростей прямой и обратимой реакции наступает химическое равновесие, выражение константы для которого имеет вид:

.

Направление смещения равновесия подчиняется принципу Ле-Шателье: если на систему, находящуюся в равновесии, оказано внешнее воздействие, то равновесие сместится в сторону той реакции, которая уменьшит оказанное воздействие. Следует отметить, что введение катализатора не смещает равновесие, так как увеличивает скорости прямой и обратной реакций в одинаковое число раз.

Дата добавления: 2015-07-02