От концентрации реагентов

 

Так как скорость химической реакции зависит от столкновений, а количество столкновений в единице объема, очевидно, пропорционально концентрации сталкивающихся молекул, то можно предположить, что скорость реакции пропорциональна концентрациям реагентов, то есть для необратимой простой реакции

 

аА + bВ +.... = сС + dD +...

 

 

(закон действующих масс для скорости химической реакции).

Здесь k - константа скорости, то есть скорость реакции при

 

[A] = [B] = 1 моль/л.

 

Эти рассуждения верны лишь в том случае, если реакция элементарная (в одном столкновении участвуют а молекул А, b молекул В) и при этом сразу образуются конечные продукты С, D и т. д. Если реакция сложная, то скорость зависит не только от [A] и [В], но и от концентраций промежуточных продуктов и скоростей их расходования, так что обычно коэффициенты в уравнении реакции не совпадают с а и b (они меньше их). В этом случае кинетическое уравнение записывается:

 

.          

Уравнения типа вырыжающие закон действующих масс для скорости реакции называются кинетическими уравнениями химических реакций.

Константа скорости (k) не зависит от концентраций реагентов, но зависит от природы реагентов, направления реакции (природы продуктов) и от температуры. Константу скорости находят из экспериментальных данных расчетом (известны V, [A], [B]...., а, в,...)

 

n = kCAn × CBp.

   

Коэффициент пропорциональности k называется константой скорости химической реакции и численно равен скорости при концентрациях реагирующих веществ, равных единице. Размерность k зависит от природы реагирующих веществ, равных единице. Размерность k зависит от природы реакции [k] = время-1·конц1-r. Показатели степени (n, p), в которые возведены концентрации соответствующих веществ (СА и СВ), называются порядком реакции по соответствующему веществу. Общий порядок равен сумме порядков реакций по каждому веществу или сумме показателей степеней

 

r = n + p.

 

Порядок может быть целым, дробным, положительным, отрицательным и даже нулевым. Для очень многих реакций, даже сравнительно простых реакций, порядок не совпадает со стехиометрическим коэффициентом. Это объясняется тем, что реакции протекают обычно по сложным механизмам в несколько стадий, которые не находят отражения в химических уравнениях. Порядок реакции понятие формальное, поскольку в большинстве случаев не отражает механизма реакции. Определяется порядок реакции экспериментально и отражает зависимость скорости реакции от концентрации вещества.

 

Приведем реакции различных порядков.

 

Реакции нулевого порядка.

 

Нитрование бензола большим избытком азотной кислоты

 

С6H6 + HNO3 → C6H5NO2 + H2O

 

2HNO3 ® NO2+ NO3 ̅ + H2O – медленная

 

C6H6 + NO2+ → C6H5NO2 + H+ - быстрая

 

n=kC2 HNO k CHNO =const; n=k

 

Реакции первого порядка .

CH3COCH3 → C2H4+H2+CO;

 

  n = kCCH 3 COCH 3

 

Классическим примером реакции первого порядка в растворе является гидролитический распад тростникового сахара в воде на глюкозу и фруктозу:

 

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6.

Согласно закону действия масс для такой реакции

 

n = kCC 12 H 22 O 11 × CH 2 O

 

но в разбавленном водном растворе количество воды, расходуемое на гидролиз, настолько незначительно, что можно её концентрацию считать постоянной.

 

Тогда     

n = kCC 12 H 22 O 11,

что отвечает уравнению первого порядка.

 


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: