Кинетика химических реакций. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ, температуры и наличия катализатора

Химические реакции протекают с различными скоростями.. Кроме того одна и та же реакция в зависимости от условий может протекать с разной скоростью. Раздел химии, изучающий скорости химических реакций, называется химической кинетикой. При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо различать реакции, протекающие в гомогенной системе и в гетерогенной системе.

Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы, гетерогенной - система, состоящая из нескольких фаз. Фазой называется часть системы, отделённая от других её частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства меняются скачком. Примером гомогенной реакции может служить любая газовая смесь или раствор нескольких веществ в одном растворителе. В качестве примера гетерогенной системы можно привести такие, как вода со льдом, насыщенный раствор с осадком и т.д. Если реакция протекает в гомогенной системе, то она идёт во всём объёме этой системы. Если реакция протекает в гетерогенной системе, то она может идти только на поверхности раздела фаз, образующих систему.

Скорость гомогенной реакции равна отношению количества вещества, вступившего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единице объёма. Это уравнение можно упростить. В результате получаем: скорость реакции в гомогенной системе называется изменение концентрации какого-либо из веществ, вступающих в реакцию млм образующихся при реакции, происходящее за единицу времени. Скорость гетерогенной реакции равна отношению количества вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции за единицу времени на единицу поверхности.

К важнейшим факторам, влияющим на скорость хим реакции, относятся: природа реаг-щих веществ, их концентрация, температура, площадь поверхности соприкосновения (гетерогенные системы), присутствие в системе катализаторов. Скорость некоторых гетерогенных реакций зависят также от интенсивности движения жидкости или газа около поверхности, на которой происходит реакция.

1. Чем активнее реагирующие вещества, тем реакция идёт быстрее.

2. Закон действующих масс. При постоянной температуре скорость хими-ческой реакции пропорциональна произведениюконцентраций реагирующих веществ, причём каждая концентрация входит в произведение в степени, равной коэффициенту, стоящей перед формылой данного вещества в уравнении реакции. Коэффицмент пропорциональности называется константой скорости данной реакции. Она не зависит от концентрации реагирующих веществ, а зависит от их природы, температуры и присутствия катализаторов. При увеличении концентрации скорость увеличивается.

3. Правило Вантгофа: скорость Х.Р. увеличивается в 2-4 раза при увели-чении температуры на 10 градусов.

Скорость химических реакций и их зависимость от концентрации вещества.

Для протекания реакции частицы должны сблизится на столько, чтобы атомы одной из них испытывали бы действие электрических полей, создаваемых атомами другой. Только при этом станут возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов, в результате которых образуются молекулы новых веществ – продуктов реакции. Поэтому скорость реакции пропорциональна числу соударений, которые претерпевают молекулы реагирующих веществ.

Число соударений тем больше, чем больше концентрация каждого из исходных веществ, или, что то же самое, чем больше произведение концентраций реагирующих веществ.

Зависимость скорости реакций от температуры.

Для того чтобы произошла реакция (в некоторых случаях), то есть чтобы образовались новые молекулы, необходимо сначала разорвать или ослабить связи между атомами в молекулах исходных веществ. На это надо затратить определённую энергию. С ростом температуры число активных молекул возрастает. Отсюда следует, что и скорость химической реакции должна увеличиваться с повышением температуры. Действительно при возрастании температуры химические реакции протекают быстрее.

Зависимость скорости реакции от катализатора.

Вещества, не расходующиеся в результате протекания реакции, но влияющие на её скорость называются катализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом. Реакции, протекающие под действием катализаторов называются каталитическими. В присутствии катализатора возникают другие активированные комплексы, причём для их образования требуется меньше энергии, чем для образования активированных комплексов, возникающих без катализатора. Таким образом, энергия активации реакции понижается: некоторые молекулы, энергия которых была недостаточна для активных столкновений, теперь оказываются активными.