Кинетическая классификация химических реакций

В химической кинетике реакции делятся на простые и сложные.

Реакции, состоящие только из одного элементарного акта, называются простыми. Например, к простым реакциям относятся:

1) N₂O₅ ® NO₂ + NO + О₂

2) 2HI ® Н₂ + I₂

3) 2NO + Сl₂ ® 2NOCl

Число частиц, участвующих в элементарном акте реакции, определяет ее молекулярность. Так, реакция (1) называется мономолекулярной, реакция (2) - биомолекулярной, реакция (3) - триомолекулярной.

В большинстве случаев реакции протекают в несколько стадий. Такие реакции называют сложными. Сложные реакции подразделяются на последовательные, параллельные, сопряженные и др:

Последовательные реакции – это реакции, в которых продукты предыдущих стадий расходуются в последующих:

НIО₃ + 3H₂SO₃ ® НI+ 3H₂SO₄;

5НI + HIO₃ ® 3I₂ + 3H₂O;

I₂ + H₂O ® НI + HIO

Параллельные реакции протекают одновременно в нескольких направлениях из одних и тех же исходных веществ:

HClO ® HCl + O

3HClO ® 2HCl + HClO₃

2HClО ® Cl₂O + H₂O

Две реакции называют сопряженными, если одна из них возбуждает протекание другой:

I. a) 6HI + 2Н₂СгО₄ ® Сг₂О₃ + 3I₂ + 5Н₂O

б) 6FeO + 2Н₂СгO₄ ® 3Fe₂O₃ + Сг₂O₃ + 2Н₂O

II. а)10НСl + 2KМnO₄ + 3H₂SO₄ ® 5Сl₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

б)10FeSO₄ + 2KMnO₄ +8H₂SO₄ ® 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

III. a) HBrO₃ + 3H₃AsO₃ ® HBr + 3H₃AsO₄

б) HBrO₃ + 3H₂SO₃ ® HBr + 3H₂SO₄

IV. a) 2HI + Н₂О₂ ® I₂ + 2Н₂O

    б) 2FeSO₄ + Н₂О₂ ® 2FeOHSO₄

Реакция (а) протекает только при наличии реакции (б).

Участник обеих реакций называется АКТОРОМ (Н₂СrO₄, КМnO₄, НВrO₃, Н₂О₂— акторы).

С актором непосредственно реагирует ИНДУКТОР (FeO, FeSO₄, H₂SO₃, FeSO₄ — индукторы). АКЦЕПТОР реагирует с актором в присутствии индуктора (HI, HCl, H₃AsO₃, HI — акцепторы).

Особо выделяют цепные – свободнорадикальные реакции, в которых можно встретить комбинацию трех указанных выше типов реакций. Примером цепной реакции служит реакция между хлором и водородом:

Н₂  2H•;                   Сl₂  2Cl•;

Н• + Сl₂ ® НСl + Сl•       Сl• + Н₂ ® НСl + Н•

и т. д. до обрыва цепи.

Для простых реакций показатели степени в уравнении закона действующих масс совпадают с коэффициентами в уравнении реакций.

Например:

N₂O₅ ® NO₂ + NO + O₂; V = k • С(N₂О₅)

2HI ® H₂ +I₂                     V = k • С²(HI)

2NO + Cl₂ ® 2NOCl;       V = k • С²(NО) • С(Cl₂)

Эти показатели характеризуют порядок реакции. Обычно они определяются экспериментально.

Если скорость реакции прямо пропорциональна первой степени концентрации, например, V = k • С(N₂О₅), то реакцию называют реакцией первого порядка; если второй степени, например V = k • С²(HI), то это реакция второго порядка.

Реакция 2NO + Cl₂ ® 2NOCl; V = k • С²(NО) • С(Cl₂) - реакция третьего порядка.

Для сложных реакций порядок реакции указывает на молекулярность стадии лимитирующей скорость всего процесса.