лекция 7_1

Раздел 1 Общая химия

Тема 2 Закономерности протекания химических реакций

Лекция 7 Химическая кинетика и химическое равновесие

План лекции:

1)Скорость химических реакций.

2)Молекулярность и порядок реакции.

3)Зависимость скорости реакции от температуры; энергия активации.

4)Гомогенный и гетерогенный катализ.

5)Понятие о цепных реакциях.

Химическая кинетика — раздел химии,

изучающий скорость и механизм протекания химической реакции

Скорость химической реакции - изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени

Графическое изображение зависимости концентрации реагентов от времени есть

кинетическая кривая

Истинную скорость реакции можно определить графически, проведя касательную к кинетической кривой; истинная скорость реакции в данный момент времени равна по абсолютной величине тангенсу угла

наклона касательной

Различают скорость реакции в гомогенных (однородных) и гетерогенных (неоднородных) системах.

В гомогенных системах реакции протекают по всему объему

В гетерогенных системах реакции протекают на границе фаз, поэтому изменение количества вещества относят к площади раздела фаз

Скорость реакции зависит от следующих факторов:

природа реагирующих веществ;концентрация реагентов;газовое давление;температура;катализаторы;

растворители;дисперсность (для твердых веществ);

кислотность среды (для реакции в растворах);форма реактора (для цепных реакций);интенсивность освещения видимыми или УФ-лучами (для фотохимических реакций);

интенсивность облучения γ-лучами (для радиационно – химических реакций) и т.д.

Природа реагирующих веществ

2NO + O2 = 2NO2 – идет при стандартных условиях.

2CO + O2 = 2CO2 – не реагирует при стандартных условиях, хотя чисто внешне уравнения данных реакций похожи, но природа веществ различна

Концентрация реагирующих веществ

Зависимость скорости реакции от концентрации

реагирующих веществ подчиняется закону действия масс, открытом опытным путем К. М. Гульдбергом и П. Вааге в 1867 г.:

При постоянной температуре скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, причем каждая концентрация входит в произведение в степени, равной коэффициенту, стоящему перед формулой данного вещества в уравнении реакции.

Для химической реакции в общем виде

если она протекает в гомогенной среде, закон действия масс выглядит следующим образом:

где

[А] и [В] - молярные концентрации веществ А и В; а и b - показатели степеней, соответствующие количеству моль веществ А и В;

k - константа скорости реакции, определяется природой реагирующих веществ, зависит от температуры, но не зависит от концентраций реагирующих веществ

Для гетерогенных реакций концентрации

твердых веществ не включают в выражение для скорости реакции, так как концентрация твердого вещества есть величина постоянная, и участие в реакции твердого вещества учитывается константой скорости химической реакции.

C(тв)+O2(г) =CO2(г)

v = k [О2]

Молекулярность химических реакций

Все реакции можно подразделить на простые и сложные.

Простые реакции протекают в одну стадию и называются одностадийными (элементарными).

Число частиц, принимающих участие в простейшей (элементарной) стадии, называется ее молекулярностью.