- •Химическая кинетика и катализ Кинетика химических реакций
- •Понятие о скорости химической реакции. Закон действующих масс
- •Кинетическая классификация химических реакций. Понятие о молекулярности и порядке химической реакции Порядок и молекулярность простых химических реакций
- •Понятие о сложных химических реакциях
- •Классификация сложных реакций
- •Измерение скорости химической реакции
- •Влияние температуры на скорость химической реакции
- •Катализ Общие положения и закономерности катализа
- •Механизм гомогенного и гетерогенного катализа
- •Особенности каталитической активности ферментов
- •2. Другим важным отличием ферментов от катализаторов небелковой природы является их высокая специфичность, т.Е. Избирательность действия.
Понятие о сложных химических реакциях
Следует подчеркнуть, что и простые моно- и бимолекулярные реакции в самостоятельном или «чистом» виде тоже встречаются незначительно. В большинстве случаев они являются составной частью так называемых сложных реакций, протекающих в несколько стадий и с образованием промежуточных продуктов. Причём каждая из стадий является простой моно- или бимолекулярной реакцией.
Химическое уравнение такой сложной реакции фиксирует лишь начальное и конечное состояние системы, совершенно не раскрывая механизма процесса. Стадии сложной реакции могут протекать одновременно (параллельно) или последовательно. При этом продукты промежуточных последовательных стадий обычно расходуются и в конечном состоянии системы практически не присутствуют.
Стадиями реакции могут быть не только химические процессы, но и физические, например: 1) переход вещества за счёт диффузии из объёма газовой или жидкой фазы к её границе, на которой реакция и протекает; 2) перенос образовавшихся продуктов взаимодействия от поверхности раздела фаз в их объём.
Особенно большое влияние физические процессы оказывают на скорость протекания гетерогенных реакций.
При исследовании сложных реакций пользуются принципом независимости, считая, что каждая из составляющих их простых реакций протекает независимо от других и описывается своим кинетическим уравнением.
Общее кинетическое уравнение сложной реакции получают путём объединения кинетических уравнений составляющих её простых реакций с учётом скорости их протекания. В связи с этим такое уравнение часто содержит несколько констант скоростей и показатели порядка по каждому из реагентов в нём могут не совпадать со стехиометрическими коэффициентами, поэтому они определяется только опытным путём. Обычно частный порядок в сложных реакциях изменяется в пределах от 0 до 3 и может быть целым, дробным и даже отрицательным.
Дробный порядок сложной реакцииполучается если она включает в себя несколько лимитирующих стадий, протекающих с сопоставимыми скоростями, но имеющих разный порядок.
Нулевой порядок наблюдается в гетерогенных реакциях, протекающих на твёрдой фазе. Причём в них скорость подвода реагентов к месту осуществления реакции больше скорости их расходования.
В реакциях нулевого порядка скорость является постоянной величиной, не зависящей от концентрации исходных веществ и их кинетическое уравнение выглядит следующим образом:
= k
Порядок как простой так и сложной химической реакции может не совпадать с её молекулярностью если исходные реагенты взяты в разном соотношении, т.е. один из них в реакционной системе присутствует в значительном избытке. В этом случае концентрация данного реагента при протекании реакции изменяется незначительно и поэтому она не влияет на её скорость.
Так гидролиз сахарозы с образованием глюкозы и фруктозы
С12Н22О11(р.-р.)+ Н2О(р.-р.) = С6Н12О6 (р.-р.)+ С6Н12О6(р.-р.)
глюкоза фруктоза
обычно проходит при большом избытке воды, поэтому концентрация Н2О в ходе реакции не меняется. Кинетическое уравнение данного процесса имеет следующий вид:
= k·C(C12H22O11)
Таким образом молекулярность этой реакции равна 2, а её общий порядок равен 1.