Гетерогенные реакции

Гомогенные реакции

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции

В 1867 году голландские ученые Гульдберг и Вааге опытным путем установили закон, выражающий зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ. Раньше концентрации веществ назывались действующими массами, поэтому открытый ими закон был назван законом действующих масс.

Закон действующих масс:

скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени некоторых чисел, определяемых опытным путем.

Степени, в которые возводятся концентрации реагирующих веществ, называются порядками реакции по реагирующим веществам. В ряде случаев эти степени совпадают со стехиометрическими коэффициентами в уравнении реакции.

Пример. 2NO + O₂ = 2NO₂;

,

где - молярные концентрации реагирующих веществ (моль/л), k – коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости.

Физический смысл константы скорости:

При концентрациях реагирующих веществ, равных единице, константа скорости численно равна скорости реакции.

Константа скорости, так же, как и скорость реакции, зависит от природы реагирующих веществ, температуры и катализатора. В отличие от скорости, константа скорости не зависит от концентрации реагирующих веществ.

В общем виде для реакции:

aA + bB = cC + dD

Сумма порядков реакции по реагентам называется общим порядком реакции n:

n = a + b.

Увеличение или уменьшение давления в газообразной системе в определенное число раз равносильно увеличению или уменьшению концентраций реагирующих веществ в такое же число раз. Поэтому для газов, например, в реакции, выражаемой уравнением 2NO + O₂ = 2NO₂

,

где – парциальные (то есть, частные или индивидуальные) давления оксида азота(II) и кислорода.

В данном случае, скорость реакции и константа скорости имеют уже другие значения, чем в выражении.

В гетерогенных системах реакции протекают на поверхности раздела фаз, поэтому чем больше поверхность соприкосновения, тем больше скорость реакции.

В системах твердое вещество-газ, твердое вещество-жидкость при постоянной степени раздробленности твердого вещества скорость реакции прямо пропорциональна концентрациям участвующих в реакции газообразных или жидких веществ (в соответствующих степенях). Концентрацию твердого вещества, которая является постоянной величиной, объединяют с константой скорости, и в окончательное выражение для скорости химической реакции она не входит.

Пример. С_{(графит)} + CO_2(Г) = 2СO_(г);