Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Скоростью химической реакции называется число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз (в случае гетерогенных реакций)

Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется химической кинетикой.

Понятие скорости химической реакции

Зависимость скорости реакции от присутствия катализаторов.

Зависимость скорости реакции от температуры.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.

Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ.

Понятие скорости химической реакции.

2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

Механизм химических реакций сводится к разрыву связей в исходных веществах и возникновению новых связей в продуктах реакций. При этом общее число атомов каждого элемента до и после реакции остается постоянным.

Реакции могут быть гомогенными и гетерогенными.Гомогенные реакции протекают в однородной среде (например, в газовой фазе или жидком растворе). Гетерогенные реакции протекают в неоднородной среде – между веществами, которые находятся в разных фазах (например, в твердой и жидкой или газовой и жидкой и т.д.). Гомогенные реакции происходят равномерно во всем объеме, заполненном реагентами. Гетерогенные – происходят на границе раздела фаз. Примером гетерогенной реакции может служить реакции между веществом в газовой фазе и поверхностью жидкого или твердого тела.

Скорость химической реакции обычно характеризует изменение кон­центрации одного из реагирующих веществ в единицу времени.

При этом безразлично, о каком из участвующих в реакциивеществе идет речь: все они связаны между собой уравнением реакции.

Обычно концентрацию выражают в [моль/л], а время — в секундах (с), поэтому размерность скорости реакции равна [моль/л • с].

Рассмотрим реакцию взаимодействия водорода с парами хлора:

Н₂ + Cl₂ « 2HCl

Обозначим концентрацию паров хлора в начале некоторого отрезка времени t₁ через С₁, а при t₂ – С₂ . Так, хлор в процессе реакции расходуется, следовательно, С₁> С₂. Скорость реакции V может быть найдена из равенства

По мере расходования исходных веществ, скорость реакции уменьшается (рис. 1).

Рисунок 1- Изменение концентрации реагирующего вещества во времени

В ходе химических процессов концентрации веществ меняются непрерывно. Поэтому важно знать величину скорости реакции в данный момент времени, т.е. мгновенную скорость, которая выража­ется производной от концентрации во времени:

Мгновенная (истинная) скорость – это скорость реакции в конкретный момент времени.

где: t – это время от начала химической реакции до момента появления видимых изменений (изменение окраски раствора, появление газа, осадка).

Скорость реакции зависит от природы реагирующих ве­ществ, их концентрации и внешних условий (например, тем­пературы, давления, катализаторов).

2.1 Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ

В зависимости от природы реагирующих веществ реакции могут протекать как очень медленно (некоторые реакции между органическими веществами, многие реакции с участием твер­дых веществ, как, например, коррозия металлов), так и очень быстро (ионные реакции в растворах). В

промежуточном случае, скорость реакции может быть такой, что ее нетрудно измерять в ходе короткого опыта.

Зависимость скорости реакции от природы веществ очень слож­на, она связана с их составом и строением. Химический процесс всегда представляет собой некоторую перегруппировку атомов, т. е. их обмен местами, разъединение или, наоборот, объединение от­дельных атомов или молекул в более сложные. Совершенно естест­венно, что подобные процессы могут развертываться лишь при дос­таточно тесном сближении молекул реагентов или, как часто выра­жаются, при их столкновении.