1. Предмет и основные понятия химической кинетики (система; фаза; процессы и их классификация; скорость и факторы, влияющие на скорость гомогенных и гетерогенных реакций).

Кинетика – это учение о скоростях и механики физико-химических процессов.

Система – это совокупность взаимодействующих веществ фактически или мысленно выделенное в окружающей среде. Системы могут быть гомогенные (состоят из 1 фазы) и гетерогенные (состоят из 2х и более фаз). Параметры, описывающие состояние системы: T, p, C.

Фаза – часть системы однородная по составу, структуре, свойствам и имеющая границу раздела с другими частями системы.

Процесс – переход системы из одного состояния в другое при изменении хотя бы одного из параметров. Процессы могут быть физическими (изменяется агрегатное состояние вещества) и химическими (изменяется химический состав вещества). Классификация процессов: 1) по условиям протекания (изобарные p=const, изохорные V=const, изотермические T=const, адиабатные Q=const) ; 2) самопроизвольные – не требующие энергетических затрат, не самопроизвольные – требующие энергетических затрат; 3) обратимые – в которых каждое из реагирующих веществ присутствует в системе в определенном количестве в любой момент времени, необратимые – в которых систему невозможно вернуть в исходное состояние; 4) по характеру обмена теплотой с окружающей средой: +Q –экзотермическая, -Q –эндотермическая. Скорость. Скорость физико-химического процесса – изменение количества реагирующих веществ в единицу времени в единице реакционного пространства. Cкорость гомогенной реакции можно определить, как изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени. Скорость гетерогенных реакций измеряется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося в единицу времени на единицу поверхности. Процесс осуществляется не в объеме твердого вещества, а на поверхности, концентрация его остается постоянной, поэтому скорость гетерогенных реакций определяется изменением концентрации газов или жидкостей.

; . Скорость любой химическое реакции зависит от следующих основных факторов: 1)природа реагирующих веществ (состав, структура, природа химической связи); 2)концентрация в-в в жидком или газообразном состоянии. (концентрация твердой фазы = const); 3)T; 4) p (для реакций с участием газов); 5) пов-ть раздела фаз в гетерогенных процессах; 6)присутствие катализатора (ингибитора).

2. Зависимость скорости химических реакций от концентраций (парциальных давлений) реагирующих веществ. Закон действия масс, константа скорости.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ выражается основным законом химической кинетики – законом действия масс (ЗДМ): скорость гомогенной химической реакции при постоянной температуре прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Для реакции выражение закона запишется как

,

где  – скорость реакции;  – константа скорости химической реакции; С_А и С_В – концентрации реагирующих веществ, моль/л; а, b – стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции.

Физический смысл константы скорости (k): k показывает, с какой скоростью протекает реакция при концентрациях реагирующих веществ, равных 1 моль/л.

Константа скорости зависит от природы реагирующих веществ, температуры, присутствия катализатора, но не зависит от концентрации реагирующих веществ и парциальных давлений (для газов).

Для реагирующих веществ в газообразном состоянии вместо концентраций в законе действия масс можно использовать их парциальные давления:

. В случае гетерогенных процессов в закон действия масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или растворе. Концентрации веществ, находящихся в твердой фазе, постоянны и включены в константу скорости. В общем случае скорость реакции в гетерогенных процессах пропорциональна поверхности соприкосновения реагирующих веществ. Чем больше поверхность взаимодействия, тем больше вероятность столкновения взаимодействующих частиц, и, следовательно, больше скорость гетерогенной реакции. Закон действия масс справедлив для простых реакций, протекающих в газах или растворах. Для сложных гомогенных реакций закон применим для каждой отдельной стадии, но не для всей реакции в целом. Скорость сложных реакций определяется самой медленной (лимитирующей) стадией. В гетерогенных процессах, отличающихся сложностью и многостадийностью, закон действия масс применим лишь тогда, когда лимитирующей стадией является сама химическая реакция.