2. Химическая кинетика

Химическая кинетика – это раздел химии, которая изучает скорости химических реакций и факторы, которые на них влияют.

Скорости химических реакций определяются, как изменение концентраций реагентов, или продуктов реакции за единицу времени.

Скорости реакций в гомогенных системах ( гомогенные реакции ) рассчитываются по уравнению:

υ_гомог. = ± ∆С ∕ ∆τ ; моль ∕ л ∙ сек (минут, часов)

υ_гомог – скорость гомогенной реакции;

с – молярные концентрации реагентов или продуктов;

τ - время протекания реакции.

Гомогенные системы – это системы, между компонентами которых отсутствуют реальные границы разделения. Например: смесь газов, смесь взаимно растворимых жидкостей.

Гетерогенные системы - это системы, между компонентами ( фазами ) которых существует реальная граница разделения. Например: газ – твердое вещество, твердое вещество – жидкость, и тому подобное.

Скорость реакции в гетерогенных системах ( гетерогенных реакциях ) рассчитывается по уравнению:

υ_{гетерог.} = ± ∆n ∕ ∆τ ∙ S ; моль ∕ сек ∙ см²

υ_{гетерог} - скорость гетерогенной реакции

n – число моль| реагента| или продукта|

τ – время протекания реакции

S – площадь поверхности конденсируемой фазы, на которой|какой| происходит реакция.

Факторы, которые|какие| влияют на скорость реакции

Природа реагентов.

Под природой веществ следует понимать качественный и количественный элементный состав веществ, параметры химических связей, термодинамические параметры, агрегатное состояние|стан|, и тому подобное.

2K + 2 H₂O = 2KOH + H₂ , υ₁ - взрыв

Mg + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂ , υ₂ – при нагревании медленно

Cu + H₂O υ₃ – не происходит

υ₁ > υ₂ ; υ₂ > υ₃ ; υ₃ = 0

Причина в разной|различной| природе металлов калия, магния, купрума|.

Энергия активации, Эакт., кДж - это избыточная энергия, которая составляет разницу между средней энергией системы и энергией, при которой происходит реакция. Атомы, или молекулы, которые имеют этот избыток энергии называются активированными или активными.

С_(т) + О_2(г) = СО_2(г) , ∆G ⁰₂₉₈ <0

По термодинамическим критериям приведенная|наведенная| реакция при стандартных условиях должна происходить самопроизвольно|. Но в действительности реакция начинается лишь|только| после значительного подогревания | – активации. Активировать реагенты можно также действуя на них светом ( фотосинтез, фотолиз ) или γ – излучением ( радиолиз ).

Преодолеть большую|великую| энергию активации в случае необходимости можно путем изменения|смены| механизма реакции.

Катализ – это химический процесс, который происходит при участии катализатора.

Катализатор – это вещество, участие которого в химической реакции приводит к уменьшению энергетических затрат на проведение реакции.

А + В > АВ, Эакт.1 – прямой процесс

А + К > АК, Эакт.2 - катализ

АК + В > АВ + К, Эакт.3 - катализ

где К – катализатор ; АК – активный комплекс

Эакт.2 < Эакт.1 ; Эакт.3 < Эакт