Химическая кинетикаПериодическая система / Методика решения задач по теоретическим основам химической технологии / Химическая кинетикаСтраница 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
Смотрите также
Цинк (Zincum), Zn
Цинк - химический элемент II группы периодической системы Менделеева; атомный номер 30, атомная масса 65,38, синевато-белый металл. Известно 5 стабильных изотопов с массовыми числами 64, 66, 67, 68 и ...
Бром (Bromum), Br
Бром - химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам; атомный номер 35, атомная масса 79,904; красно-бурая жидкость с сильным неприятным запахом. Б. откры ...
Заключение
В соответствии с поставленной целью выпускной
работы – формирование умений пользоваться химическим языком – было сделано
следующее:
Проанализировано состояние проблемы методики
формирования уме ...