19. Кинетика химических реакций. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции.

Кинетика – раздел химии, который изучает скорость химических реакций. Скорость химической реакции измеряется количеством в-ва, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени в единице объема системы (для гомогенной реакции) или на единицу площади поверхности раздела фаз (для гетерогенной реакции) с учетом стехиометрических коэффициентов.

Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы. Гетерогенной — система, состоящая из нескольких фаз. Фазой называется часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства системы изменяются скачком. Если реакция протекает в гомогенной системе, то она идет во всем объеме этой системы. Если реакция протекает между веществами, образующими гетерогенную систему, то она может идти только на поверхности раздела фаз, образующих систему.

Для гомогенной реакции: υ=±1/ν*1/V*dni/dτ, где υ – скорость, ν-стехиометрический коэф, ni-кол-во молей вещ-ва, V-объём системы, τ –время, S-площадь пов-ти раздела фаз

Для гетерогенной реакции: υ=±1/ν*1/S*dni/dτ

(+ относится к продуктам реакции, - к исходным вещ-вам)

Ci=(dni)/V следовательно υ=±1/ν*dСi/dτ

На скорость рекции влияют 3 фактора: 1)природа и концентрация реагирующего в-ва; 2)температура; 3)давление. Дополнительные факторы: частота реагентов, катализатор, среда, форма сосуда, интенсивность перемешивания, добавление исход в-в в р-р, ультрафиолет излучение.

Если реакция протекает в рез-те непосредственного превращения молекул исходного вещ-ва в молекулы продуктов реакции, то такая реакция элементраная или простая.

Боьшинство реакция вклюдчает несколько стадий и протекать в различных направлениях: обратимо, параллельно, послед-но, сопряжено, послед-паралл} сложные. (пример: A →B →C , A ↔B) В сложных реакциях только 1 главная, остальные-побочные. В сложных реак-ях скорость образования конечных продуктов реак-й часто зависит от скорости лишь1-й наиболее медленно протекающей. Совокупность элементарных хим.реакций опред.механизмом хим.реакций.

20. Зависимость скорости реакции от природы и концентрации реагирующих веществ. Закон действия масс. Порядок реакции.

Влияние природы реагирующих в-в определяется их атомным составом, пространственным строением и свойствами. Скорость реакции определяется скоростью разрыва одних и образования других химических связей.

По числу взаимод в реакции молекул определяют молекулярность реакции:Е в реакции участвет 1 вещ-во(A→В – мономолек-я), если 2 в-ва, то (бимолек-я), если 3 в-ва, то тримолек-я. В тех случаях, когда для протекания реакции необходимо столкновение двух реагирующих частиц, зависимость скорости реакции от концентрации определяется законом действия масс: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих в-в.

A+B→C+D υ=k[A][B], где k– коэф пропорц-ти, const скорости реакции) aA+bB→cC+dD υ=kC(A)^aC(B)^b

Если все в-ва наход-ся в газовой фазе, то скор хим.реакции: υ=kР(A)^aР(B)^b, где Р – парциальное давление в-ва, Р(А)=(а/(а+в))*Ратм( пример: 3H2+N2 ↔2NH3 , υ1=k1C(H2)^3 * C(N2), υ2=k2C(NH3)^2)

При гетерогенных реакциях конц-я вещ-в, наход-ся в тв.фазе обычно не изм-ся в ходе реакции, поэтому она не включают в Ур-е з-н действия масс.

СаСО3 → СаО + СО2, υ= kС(СаСО3)= k’

В ур-ях скор.реакции конц-я каждого из реагирующих вещ-в входит в выражение степени, равной стехиометрический коэф. Этот показатель-порядок реакции.Различают частный и общий порядок реакции. Частный порядок n –показатель степени, в к-м конц-я в-ва входит в кинетическое ур-е: υ= kС(А)^2C(B), n(A)=2, n(B)=1. Общий порядок реакции –сумма частных порядков:n=n(A)+ n(B)=3

C учётом порядка реакции общее ур-е скорости реакции: : υ= k∏Сi^n

Порядок простой реакции равен числу молекул, участвующих в элементарной стадии. Он всегда принимает целые и положительные значения. Если сложная реакция представляет ряд последовательных стадий, из которых 1 стадия лимитирующая, то порядок суммарной реакции всегда равен порядку лимитирующей стадии. Порядок сложной реакции чаще всего определяется экспериментально и в этом случае порядок может принимать целые, дробные, положительные, отрицательные, нулевые значения.

Величина k зависит от природы реагир в-ва, от t, от катализаторов, от конц в-ва НЕ ЗАВИСИТ. Для реакции 1 порядка: k=(1/τ)*ln(Co/Co-Cn), Cn-концентрация продукта, Co-начальная конц-я. Для любого порядка k=(1/τ*(С1,о-С2,о))*ln[C2(С1,о-Сn)]/[C1(C2,o-Cn)]