Вопрос 3. Молекулярность и порядок реакций

В элементарном акте реакции могут принимать участие одна, две или три молекулы. По этому признаку различают мономолекулярные (одномолекулярные), бимолекулярные

(двумолекулярные) и тримолекулярные реакции.

Молекулярностью реакции называется число молекул, одновременно вступающих во взаимодействие. Примером мономолекулярной реакции могут быть реакции разложения и внутримолекулярных перегруппировок.

1) мономолекулярная реакция – в элементарном акте участвует одна молекула: например, диссоциация молекулярного иода на атомы

I₂ = 2I

кинетическое уравнение имеет вид:

V = k · C V = k · C

2) бимолекулярные реакции – в элементарном акте участвуют 2 молекулы одного или различного вида.

Например:

I ₂ + H₂ = 2H I

Кинетическое уравнение имеет вид:

V = k · C₁ · C₂ V = k · CH₂ · CI ₂

3) тримолекулярные реакции – в элементарном акте участвуют 3 молекулы одного или различных видов; такие реакции редки, так как вероятность одновременного соударения многих частиц очень мала.

Например:

2NO + H₂ = N₂O + H₂O

Кинетическое уравнение имеет вид:

V = k · C₁ · C₂· C₃

Или для конкретного примера:

V = k · C²₁ · C₂ V = k · CNO² · CH₂

По виду кинетического уравнения определяется порядок реакции, который равен сумме степеней концентраций в кинетическом уравнении.

Для простых гомогенных реакций, протекающих в одну стадию, молекулярность и порядок реакции совпадают, т.е. мономолекулярная реакция соответствует реакции первого порядка, бимолекулярная реакция – реакция 2-порядка, тримолекулярная – реакция 3-го порядка. Для сложных реакций, протекающих в несколько стадий, формальное представление о порядке не связано с истинной молекулярностью реакции. Поэтому встречаются реакции дробного, нулевого и даже отрицательного порядка по одному из компонентов. Порядок реакции определяется только из экспериментальных данных. Например, каталитическое разложение аммиака на поверхности вольфрама описывается уравнением V = k, скорость не зависит от концентрации реагентов, т.е. реакция нулевого порядка.