:: :: ::

Билет №7. Химическая кинетика. Скорость химической реакции и закон действия масс. Порядок и молекулярность реакции. Кинетическое уравнение реакции первого порядка. Зависимость скорости реакции от температуры. Уравнение Аррениуса. Энергия активации. Катализ.

Химическая кинетика изучает скорость и механизм протекания химических процессов, а так же их зависимость от различных факторов.

Скоростью химических реакций называется изменение концентрации за единицу времени. Т.к. концентрация непрерывно меняется во времени, то и скорость непрерывно меняется во времени.

Факторы, влияющие на скорость реакции:

  1. Природа реагирующих веществ. Необходимым, но недостаточным условием осуществления химического взаимодействия между частицами является их столкновение. Взаимодействие происходит лишь в том случае, если частицы приближаются на расстояние, на котором становится возможным перераспределение электронной плотности. Следовательно частица должна обладать некоторой энергией для преодоление энергетического барьера другой частицы, которая называется энергией активации Ea. Для атомов – это энергия отталкивания между электронными облаками, для молекул – энергия разрыва связей. Однако для большинства молекул реакция протекает через образование так называемого активированного комплекса. При обычных условиях достаточно быстро протекают реакции с Ea<100 кДж.
  2. Концентрация реагентов. Закон действия масс: скорость гомогенной реакции в каждый момент времени пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, возведенных в некоторую степень. V=kCaNaCbNb. В общем случае Na№ n a и Nb№ n b. K зависит от тех же факторов, что и сама скорость. Численные значения k зависят от выбора единиц времени и концентраций. Na и Nи – частные порядки реакций, их сумма называется общим порядком реакции. Порядок реакции может принимать произвольные значения. Порядок реакции совпадает со стехиометрическими коэффициентами, если реакция простая и концентрация первого вещества искуственно поддерживается постоянной.
  3. Зависимость от температуры. Скорость большинства реакций с ростом температуры возрастает, т.к. повышается число активных частиц. Зависимость скорости реакции от температуры приблизительно выражается правилом Ван-Гоффа: скорость реакции при повышении температуры на каждые десять градусов возрастает в 2-4 раза. V2=V1g (T2-T1)/10. Более точное выражение дает уравнение Аррениуса: k=Aexp(-Eакт/kT), где k-константа скорости реакции, A=pz, p-стерический фактор, учитывающий ориентацию столкновения, z-общее число столкновений.

Катализом называется изменение скорости реакции под влиянием катализатора – вещества, повышающего скорость реакции, но не расходуемого в ней.

Особенности катализатора:

  1. Не влияет на общую стехиометрию.
  2. Одинаково ускоряет как прямую, так и обратную реакцию, сокращая время достижения термодинамического равновесия. При этом катализатор не влияет на константу равновесия.
  3. Влияет на механизм реакции, открывая новый путь с меньшей энергией активации.
  4. Обладает селективным действием, т.е может ускорять один процесс, но не ускорять другой.
  5. Расходуется в одной стадии, но восстанавливается в последующей.

Виды катализа: гомогенный, гетерогенный, ферментативный.

Вернуться назад

Hosted by uCoz