2014-01-31
2461
Химическая кинетика – изучает скорость химической реакции и зависимость ее от различных факторов, а также механизм протекания химических реакций.
Скоростью химической реакции называют число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени.
Скорость химической реакции зависит от:
1) концентрации реагирующих веществ;
2) температуры;
3) присутствия катализаторов;
4) природы реагирующих веществ;
5) степени измельчения твердого вещества;
6) перемешивания, если вещества находятся в растворенном состоянии.
Совокупность реагирующих веществ, мысленно или реально выделенная их окружающей среды, называется химической системой.
Фаза – однородная часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства изменяются скачком.
Система, состоящая из одной фазы, называется гомогенной. Система, состоящая из двух или более фаз, называется гетерогенной.
Химическая реакция, протекающая в гомогенной системе, называется гомогенной реакцией. Химическая реакция, протекающая в гетерогенной системе, называется гетерогенной реакцией.
|
|
|
Гомогенными являются процессы в растворах и реакции между газами.
Гетерогенные реакции протекают в тех случаях, когда в системе имеется поверхность раздела (твердое тело - жидкость, твердое тело - газ, жидкость - газ, две несмешивающиеся между собой жидкости и т.д.)
Для определения скорости реакции можно использовать и величины, пропорциональные числу актов: изменение концентрации, давления, окраски во времени.
Средней скоростью гомогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени в единице объема всей системы.
В математической форме:
(1)
Величина называется молярной концентрацией вещества с. Таким образом, выражение (1) для скорости можно переписать в следующем виде:
. (2)
C учетом формулы (2) скорость химической реакции можно определить следующим образом:
Средней скоростью химической реакции называется изменение концентрации какого-либо вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени.
Концентрация с
Продукты
Время t
Рис.1. Изменение концентра-ции веществ в зависимости от вре-мени протекания реакции
Концентрации исходных веществ со временем уменьшаются, а концентрации продуктов реакции со временем увеличиваются (рис.1). Скорость же реакции всегда счита-ется постоянной величиной. Поэто-му, если скорость реакции измеряют по изменению убывающей концентрации одного из веществ (рис.1) то
При измерении скорости реакции с помощью увеличивающейся концентрации одного из продуктов реакции (рис.1).
|
|
|
Истинная или мгновенная скорость химической реакции
.
Задача. Определить среднюю скорость реакции, если за известное время количество водорода уменьшилось на 3 моль, а количество азота – на 1 моль. Реакция происходит в сосуде, который занимает 1 л.
Решение:.
Вывод: Значения скорости химической реакции, определенные для различных веществ, участвующих в реакции, могут различаться. Поэтому при указании конкретного значения скорости следует указывать, для какого из реагирующих веществ она определялась.
Между скоростями, определенными для различных веществ одной и той же реакции, существует взаимосвязь. Так, например, для реакции.
Мы рассмотрели, как определяется скорость гомогенных реакций. Гетерогенные реакции протекают не во всем объеме системы, а только на поверхности раздела фаз, поэтому для гетерогенной реакции определение скорости выглядит так:
Средней скоростью гетерогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции за единицу времени на единице площади поверхности фазы (то есть поверхности, на которой протекает реакция).
.
Площадь поверхности твердого тела не всегда легко измерить. Поэтому иногда скорость гетерогенной реакции относят не к единице площади поверхности, а к единице массы или объема твердой фазы.
