Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Закон действующих масс, константа скорости реакции. Кинетическое уравнение гетерогенной реакции (пример)

Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов выражается законом действующих масс: скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов.

mA+nB=A_mB_n

V_пр = k_прC(A)m*C(B)ⁿ V_обр= k_обрС(A_mB_n)

Где k – константа скорости реакции. Численно k равна скорости данной реакции при концентрации веществ, равных 1 моль/л. k= constдля данной реакции. k = 10-8 – 10-1 – медленные реакции; k=101 – 1011 – быстрые реакции.

Уравнение, связывающее скорость химической реакции с концентрацией вещества называется кинетическим уравнением.

Сумма показателей степени (n+m) называется порядком реакции (n).

Порядок реакции зависит от ее сложности. Если реакция простая, т.е. протекает в одну стадию, то порядок реак­ции равен сумме стехиометрических коэффициентов.

Закон действующих масс для прямой гомогенной реакции,

протекающей слева направо в однородной среде (смесь газов, раствор) (), имеет вид:

, – реагенты – вещества, вступающие в реакцию;

, – продукты – вещества, образующиеся в результате реакции;

, , , – стехиометрические коэффициенты, показывающие, какое количество соответствующего вещества участвует в реакции.

Для гетерогенной реакции, протекающей на границе раздела фаз (твердой и жидкой, твердой и газообразной) концентрации веществ, находящихся в конденсированном состоянии, постоянны и включаются в константу скорости реакции. Тогда для прямой реакции

,

если вещество твердое, закон действующих масс запишется:

Для обратимых химических реакций, которые могут протекать как в прямом, так и в обратном направлениях, скорости реакции запишутся:

Вид реакции	скорость реакции
прямой ()	обратной ()
Гомогенная
Гетерогенная: вещества и твердые или жидкие

– константы скоростей прямой и обратной реакций, соответственно. Физический смысл константы скорости: при концентрации всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л, константа скорости равна скорости реакции.

Константа скорости реакции зависит от природы реагирующих веществ, температуры и присутствия катализатора. Для каждой реакции при постоянной температуре константа скорости величина постоянная.

Используя закон действующих масс, можно определить, как будет изменяться скорость реакции при изменении параметров системы: , , .