Химическая кинетика
Периодическая система / Методика решения задач по теоретическим основам химической технологии / Химическая кинетика
Страница 1

Это раздел физической химии, изучающей скорость химических реакций, а в более широком смысле – закономерности их протекания.

Термин скорость реакции означает скорость, с которой образуются продукты, либо скорость, с которой расходуются агенты при протекании химической реакции. Химические реакции происходят с самыми разными скоростями. Со скоростью химических реакций связаны представления о превращении веществ, а также экономическая эффективность их получения в промышленных масштабах. Основным понятием в химической кинетике является понятие о скорости реакции, которая определяется изменением количества вещества реагентов (или продуктов реакции) в единицу времени в единице объема. Если при неизменном объеме и температуре концентрация одного из реагирующих веществ уменьшилась (или увеличилась) от значения с1 до значения с2 за промежуток времени от t1 до t2, то средняя скорость реакции составит

(1.3.1)

где D

Сi

– изменения концентрации i

-того компонента, моль/м3 или моль/л,

wi

- скорость реакции, (моль/(л • с) или моль/м3 *с). Уравнение (1.3.1) подходит для реакций протекающих в гомогенном реакционном пространстве.

Если реакция протекает в гетерогенном пространстве, то выражение для скорости реакции по данному веществу i

имеет вид (моль/м3 *с).

(1.3.2)

dni

– изменение количества i-того компонента, моль; S

- площадь, м2;

dt

– изменение времени, с.

I.

Продукты реакции или промежуточные соединения образуются при взаимодействии частиц в элементарном химическом акте. Число частиц в элементарном химическом акте называется молекулярностью реакции. Элементарные реакции бывают трех типов:

31 мономолекулярные А ® Р1+ Р2 + …

32 бимолекулярные А + В ® Р1+ Р2 + .

33 тримолекулярные 2А + В ® Р1+ Р2 + … 3А ® Р1+ Р2 + …,

А + В + С ® Р1+ Р2 + …

Четырехмолекулярных реакций не бывает, т.к. вероятность одновременного столкновения четырех молекул ничтожно мала.

Скорость реакции можно измерить, определяя количество реагента или продукта во времени. Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ и от условий, в которых реакция протекает. Важнейшими из них являются концентрация, температура и присутствие катализатора.

Рассмотрим реакцию между веществами А и В, протекающую по схеме

аА + вВ + …. → сС + dD + …

Скорость реакции зависит от концентраций А и В, однако заранее нельзя утверждать, что она прямо пропорциональна концентрации того или другого. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ выражается основным законом химической кинетики — законом действующих масс

: скорость элементарной химической реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Для элементарной реакции

n1А + n2В ® n3С + n4Е + …

w=

или

w = k [A]nA [B]nВ.

(1.3.3)

Выражение такого типа называют кинетическим уравнением, где k

- константа скорости (не зависит от концентрации реагирующих реагентов и времени); CA, CB– текущие концентрации реагирующих веществ; n1, n2- некоторые числа, которые называются порядком реакции по веществам А и В соответственно. Порядок реакции совпадает со стехиометрическими показателями элементарной реакции. Порядок реакции n – сумма показателей кинетических степеней в химическом уравнении реакции. Сумма показателей степеней n1 + n2 = n

Страницы: 1 2 3

Смотрите также

Фосфор (Phosphorus), Р
В темной комнате или ночью на улице попробуйте сделать такой простой опыт. Не очень сильно, так, чтобы не загорелась спичка, чиркните ею по спичечной коробке. Вы заметите, что некоторое время на терке ...

Результаты и обсуждения
  Цель работы: 1)                Исследование комплексообразования кальция с поливинилпирролидоном различными ф ...

Сходство фазового поведения смесей ПАВ с полимерами и смешанными растворами полимеров
...