8. Химическая кинетика

Химическая кинетика - раздел химии изучающий скорости и механизмы химических реакций.

медленная реакция- «выветривание горных пород»:

K2O • Al2O3 • 6SiO2 + CO2 + 2H2O —> K2CO3 + 4SiO2 + Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O

полевой шпат (ортоклаз) поташ кварц каолинит

Быстрая реакция: - взрыв

CH2 – O – NO2

|  2CO2 + 2H2O + N2

CH2 – O – NO2

Динитрогликоль

П од скоростью химической реакции понимают изменение концентрации реагирующих веществ или продуктов реакции в единицу времени.

Средняя скорость:

Мгновенная скорость: через lim

Скорость реакции зависит от:

• природы реагирующих веществ

• концентрации реагентов

• давления (для газов)

• температуры

• присутствия других веществ (катализаторов, ингибиторов)

• площади поверхности (для гетерогенных реакций)

• внешних воздействий

По фазовому составу реагирующих веществ химические реакции подразделяются: гомогенные 2Н2(газ) + О2(газ) –> 2Н2О и гетерогенные Zn(тв) + 2HCl(жидк.) = ZnCl2 + H2;

С увеличением концентрации скорость реакции увеличивается.

Пример: разложение тиосульфата в кислой среде

a)Na2S2O3+2HCl=H2S2O3 +2NaCl; б) H2S2O3= H2O + SO2 + S¯; при С1> С2 V1 > V2

Основной закон химической кинетики – закон действующих масс: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов. Для реакции: aA + bB = cC

кинетическое уравнение:V = k [A]a •[B]b

k – константа скорости химической реакции, зависит от природы реагирующих веществ.

В гетерогенных реакциях скорость определяется не концентрацией, а площадью поверхности(!!!!!!!!!!), В гетерогенных реакциях твердые вещества в кинетические уравнения не включаются. Для реакции: Fe2O3 (т)+ 3CO (газ)= 2Fe (т) + 3CO2 (газ) V = k [СО]3

Увеличение давления приводит к пропорциональному росту концентрации.

10. Химическая кинетика. Катализаторы

Катализаторы – вещества увеличивающие скорость реакции, но к концу процесса восстанавливающие свой состав. А + В = C каталитическая реакция: стадия 1: A + Kt =AKt, стадия 2: AKt + B = AB + Kt [Н2О] - катализатор 2Al + 3J2 = 2 Al J3 -∆H Катализатор одинаково ускоряет как прямую, так и обратную реакцию и не смещает равновесие обратимого процесса.

9. Химическая кинетика. Температура

С увеличением температуры скорость реакции увеличивается.

П равило Вант-Гоффа: при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость химических реакций возрастает в 2- 4 раза.

Vt2 и Vt1 - скорости при температурах t2 и t1

g - температурный коэффициент реакции (g =2¸ 4)

Энергия взаимодействующих частиц: Е min. – это та минимальная энергия, которой должны обладать частицы, чтобы каждое их столкновение было эффективным. Е акт. – это превышение минимально необходимой для взаимодействия энергии над средней энергией частиц в системе

• Чем больше энергия активации, тем сложнее протекать реакции

• Е акт. < 40 кДж/моль - реакция протекает мгновенно

• Е акт. > 120 кДж/моль - реакция протекает крайне медленно

У равнение Аррениуса устанавливает зависимость константы скорости химической реакции от температуры . К – константа скорости, Еакт - энергия активации,

А – предэкспоненциальный множитель (А = р·z),

P – стерический множитель, R – универсальная газовая постоянная

Z – число столкновений в секунду в единице объема