Шпаргалки - 2002 / Скорость и механизм химической реакции

Скорость и механизм химической реакции

Скорость химической реакции определяется изменением концентрации реагирующих веществ в единице объема за единицу времени.Так как все вещества в реакции связаны стехиометрическими соотношениями, то скорость химической реакции (v) можно выазить через концентрацию любого вещества.

aA+ bB->cC+dD

v=1/d*deltaC(D)/delta t

deltaС - изменение концентрации вещества,delta t - промежуток времени. Концентрация исходных вещества А и В во времени убывает, поэтому в уравнении для скорости ставится минус (скорость может быть только положительной величиной). Скорость химической реакции обычно выражают в моль/(л с), иногда используют изменение количества вещества за единицу времени - моль/сек. Средняя скорость реакции - изменение концентрации за определенный промежуток времени. Мгновенная или истинная скорость реакции - скорость реакции в данный момент времени. Истинная скорость определяется через тангенс угла наклона касательной к кривой в данный момент времени t. V=deltaC/delta t. Концентрации веществ во времени при протекании реакции постоянно меняются, соответственно постоянно меняется и скорость процесса. По этой причине в химической кинетике пользуются в основном только значениями истинной скорости (v). Сущность химической реакции сводится к контакту реагентов (столкновению), в результате которого происходит разрыв связей в исходных веществах и образование новых связей в продуктах. Подробная картина происходящих превращений и представляет собой механизм реакции. Механизм химический реакции - подробная картина, раскры­вающая какие частицы (атомы, молекулы, радикалы или ионы), в какой последовательности и каким образом реагируют друг с другом с образованием продуктов

Именно механизм определяет, в первую очередь, насколько быстро или медленно будет протекать химическая реакция. По механизму химические реакции делятся на простые и сложные. Простые или элементарные реакции - это реакции, которые осуществляются за одно столкновение реагирующих частиц, то есть в одну стадию. По числу частиц, одновременно участвующих в столкновении, они бывают: - одномолекулярные (реакции разложения, радиоактивного распада, изомеризации)

• двухмолекулярные

• трехмолекулярные

Молекулярность - число реагирующих частиц (молекул, атомов,

радикалов, ионов), одновременным столкновением которых

осуществляется простая одностадийная реакция с образованием

продукта.

Наиболее распространены одномолекулярные и двухмолекулярные реакции. Трехмолекулярные реакции встречаются чрезвычайно редко (их буквально несколько), а четырехмолекулярные реакции не известны, так как вероятность одновременного столкновения 4-х частиц ничтожна. Сложные химические реакции, а их подавляющее большинство, состоят из нескольких стадий, то есть представляют собой некоторую совокупность простых реакций: последовательные, параллельные, обратимые, цепные. Влияние концентрации на скорость химической реакции. Так как химические реакции осуществляются через столкновения, а с увеличением концентрации число столкновений увеличивается, то увеличивается и скорость.

Закон Действия масс -Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ (возведенных в соответствующие степени). Для простых реакций под "соответствующей степенью" понимают стехиометрическийкоэффициент вещества в уравнении реакции.

А + В -> АВ простая реакция

v=k • С(А) • С (В) - уравнение скорости реакции

где С(А) и С(В) - концентрации веществ А и В, моль/л; k - константа скорости (коэффициент пропорциональности).

->k[A][B]=<-k[AB]

(->k)/(<-k)=[AB]/([A][B])

Kc=(->k)/(<-k)= [AB]/([A][B])-это выражение справедливо для всех реакций и выражает связь между скоростью и концентрацией Kc-константа хим. Равновесия.

Влияние температуры на скорость химической реакции

Зависимость скорости реакции от температуры определяется

правилом Вант-Гоффа:

при повышении температуры на каждые 10°С скорость

большинства реакций увеличивается в 2-4 раза. Правило Вант-Гоффа является приближенным и применяется только для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции.Скорость большинства химических реакций при увеличении температуры возрастает. Объясняется это тем, что с ростом температуры растет число активных частиц(-активи- рованный комплекс), способных преодолеть потенциальный барьер(-энергия активации E), способных реагировать друг с другом с образованием продукта. Разность энергии активации прямой и обратной есть Тепловой эффект: deltaH=deltaE.

То есть чем больше больше тепловой эффект, тем больше енергия активации, тем больше влияние температуры на скорость реакции.

Влияние катализаторов (ингибиторов) на скорость химической реакции

Катализ - изменение скорости химической реакции под влиянием веществ (катализаторов или ингибиторов).

Катализатор - вещество, которое ускоряет химическую реакцию. Катализатор многократно вступает в промежуточные химические взаимодействия с участниками реакции, но в результате реакции не расходуется и химически не изменяется. Основная причина, позволяющая катализаторам увеличивать скорость реакции, заключается в том, что катализатор создает новый путь протекания реакции, характеризующийся другим значением энергии активации. Катализаторы, снижая величину энергии активации E, увеличивают число активных частиц, способных принять участие в реакции и, тем самым, увеличивают скорость химической реакции. Например, снижение энергии активации всего на 5 кДж приводит к увеличению скорости в 10 раз. Ингибиторы - вещества, которые замедляют скорость химической реакции. Действие ингибитора аналогично действию катализатора: уменьшение скорости связано с увеличением энергетического барьера реакции, с увеличением величины энергии активации. Автокатализ-катализатор один из продуктов реакции.