Скорость химических реакций зависит скорости от природы

Понятие скорости химической реакции

Механизм химических реакций сводится к разрыву связей в исходных веществах и возникновению новых связей в продуктах реакций. При этом общее число атомов каждого элемента до и после реакции остается постоянным.

Реакции могут быть гомогенными и гетерогенными. Гомогенные реакции протекают в однородной среде (например, в газовой фазе или жидком растворе). Гетерогенные реакции протекают в неоднородной среде – между веществами, которые находятся в разных фазах (например, в твердой и жидкой или газовой и жидкой и т.д.). Гомогенные реакции происходят равномерно во всем объеме, заполненном реагентами. Гетерогенные – происходят на границе раздела фаз. Примером гетерогенной реакции может служить реакции между веществом в газовой фазе и поверхностью жидкого или твердого тела.

Скоростью химической реакции называется число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз (в случае гетерогенных реакций)

Скорость химической реакции обычно характеризует изменение кон­центрации одного из реагирующих веществ в единицу времени.

При этом безразлично, о каком из участвующих в реакции веществе идет речь: все они связаны между собой уравнением реакции.

Обычно концентрацию выражают в [моль/л], а время — в секундах (с), поэтому размерность скорости реакции равна [моль/л • с].

Рассмотрим реакцию взаимодействия водорода с парами хлора:

Обозначим концентрацию паров хлора в начале некоторого отрезка времени t₁ через С₁, а при t₂ – С₂ . Так, хлор в процессе реакции расходуется, следовательно, С₁> С₂. Скорость реакции V может быть найдена из равенства

По мере расходования исходных веществ, скорость реакции уменьшается (рис. 1).

Рисунок 1- Изменение концентрации реагирующего вещества во времени

В ходе химических процессов концентрации веществ меняются непрерывно. Поэтому важно знать величину скорости реакции в данный момент времени, т.е. мгновенную скорость, которая выража­ется производной от концентрации во времени:

Мгновенная (истинная) скорость – это скорость реакции в конкретный момент времени.

где: t – это время от начала химической реакции до момента появления видимых изменений (изменение окраски раствора, появление газа, осадка).

Факторы, влияющие на скорость химической реакции

Скорость реакции зависит от природы реагирующих ве­ществ, их концентрации и внешних условий (например, тем­пературы, давления, катализаторов).

2.1 Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ

В зависимости от природы реагирующих веществ реакции могут протекать как очень медленно (некоторые реакции между органическими веществами, многие реакции с участием твер­дых веществ, как, например, коррозия металлов), так и очень быстро (ионные реакции в растворах). В

промежуточном случае, скорость реакции может быть такой, что ее нетрудно измерять в ходе короткого опыта.

Зависимость скорости реакции от природы веществ очень слож­на, она связана с их составом и строением. Химический процесс всегда представляет собой некоторую перегруппировку атомов, т. е. их обмен местами, разъединение или, наоборот, объединение от­дельных атомов или молекул в более сложные. Совершенно естест­венно, что подобные процессы могут развертываться лишь при дос­таточно тесном сближении молекул реагентов или, как часто выра­жаются, при их столкновении.

Источник

Влияние природы реагирующих веществ на скорость химических реакций

Зависимость скорости химической реакции от концентрации

В 1867 г. был установлен закон действующих масс двумя норвежскими химиками К. Гульдбергом и П. Ваге. При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в некоторых степенях: А+В+2D = F+L, = k∙C_A∙C_B∙C_D 2 , (1.5) где k− коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости данной реакции. Физический смысл константы скорости заключается в том, что она равна скорости реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ. Константа скорости реакции k зависит от природы реагирующих веществ, температуры и катализатора, но не зависит от концентрации реагирующих веществ. Уравнение (1.4) называется кинетическим уравнением реакции. Показатели степеней при концентрациях в кинетическом уравнении называются порядками реакции по данному веществу, а их сумма – общим порядком реакции. Порядки реакции устанавливаются экспериментально и в большинстве случаев не совпадают со стехиометрическими коэффициентами уравнений. Существует совсем немного реакций, где порядок совпадает с суммой стехиометрических коэффициентов. N₂O₅= 2NO₂+ 1/2O₂=k∙C(N₂O₅) реакция 1-го порядка H₂ + J₂ = 2HJ =k∙C(H₂)∙C(J₂) реакция 2-го порядка Cl₂ +2NO = 2NOCl =k∙C(Cl₂)∙C(NO) 2 реакция 3-го порядка Порядок реакции может быть и дробным. Почему, рассмотрим ниже. H₂ + Br₂ = 2HBr. = kC_H2C_Br2 ½ . Реакции обычно идут по стадиям, поскольку невозможно представить себе одновременное столкновение большого числа молекул. Предположим, что некая реакция A + 2B = C + D. идет по стадиям: 1) А + В = АВ. 2) АВ + В = C +D. Тогда, если первая реакция идет медленно, а вторая быстро, то скорость определяется первой стадией (пока она не пройдет, не может идти вторая), т.е. накопление частиц АВ. Тогда и =k∙C_A∙C_B. Скорость реакции для последовательных реакций определяется самой медленной стадией. Отсюда различие между порядком реакции и стехиометрическими коэффициентами. Например, реакция разложения перекиси водорода: 2H₂O₂ = 2H₂O+O₂. На самом деле, реакция первого порядка, т.к. она лимитируется первой стадией H₂O₂ = H₂O + O, а вторая стадия O + O = O₂ идет очень быстро. Может быть самой медленной не первая, а вторая или другая стадия, и тогда мы получаем иногда дробный порядок, выражая концентрации интермедиатов (промежуточных соединений) через концентрации начальных веществ. Другая причина несовпадения порядка реакции с суммой стехиометрических коэффициентов уравнений − постоянство концентраций одного или нескольких участников реакции. Например, в реакции омыления эфира C₂H₅COOCH₃ + H₂O = C₂H₅OH + CH₃COOH. . Молекулярность реакции – это число частиц, участвующих в элементарной реакции. В зависимости от молекулярности различают: мономолекулярные, би-, тримолекулярные реакции.

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

Источник

Скорость химических реакций. Зависимость скорости химических реакций от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, катализатора

Скорость реакции – это число частиц образованных за единицу времени в единице объема.

Скорость химической реакции равна изменению количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства. Гомогенная реакция протекает в одной фазе. Гетерогенные реакции протекают на границе раздела фаз. [моль*м-3/с] не учитывая газы.

Все реакции можно подразделить на простые и сложные. Простые реакции протекают в одну стадию и называется одностадийными. Сложные реакции идут либо последовательно (многостадийные реакции), либо параллельно, либо последовательно-параллельно. В свою очередь, в каждой стадии реакции может участвовать одна молекула (мономолекулярные реакции), две молекулы (бимолекулярные) и три молекулы (тримолекулярные). Число молекул реагента, принимающих участие в простейшей (элементарной) стадии, называется её молекулярностью.

Порядок реакции — это сумма порядков реакции по реагентам.

Порядок реакции определяется суммой величин показателей степени при значениях концентраций исходных веществ в кинетическом уравнении:

Поэтому обе реакции первого порядка.

Молекулярность реакции определяется числом молекул, одновременным взаимодействием которых осуществляется акт химического взаимодействия. Реакция а) одномолекулярная, б) двухмолекулярная.

Выражение для определения скорости реакции первого порядка

Скорость реакции второго порядка для двух реагентов В и D подчиняется кинетическому уравнению

где С В – концентрация реагента В, а С D – концентрация реагента D.

Наиболее часто встречаются реакции первого и второго порядка. Реакции третьего порядка крайне редки. Реакции более высокого порядка, чем третий, неизвестны, так как в большинстве случаев реакции многостадийны.

Правило Вант-Гоффа. V2 = V1×gDT/ 10

Повышение температуры ускоряет большинство реакций. Согласно правилу Вант-Гоффа при увеличении температуры на 10 К скорость многих реакций увеличивается в 2-4 раза V2 = V1×gDT/ 10

Где V2 и V1 – скорость реакции при температурах Т2 и Т1, γ – коэффициент, значение которого для эндотермической реакции выше, чем для экзотермической реакции. Для многих реакций γ лежит в пределах 2- 4.

Скорость химических реакций зависит:

1. Природа реагирующих веществ

б) 2K+2H2O=2KOH+H2 Скорость реакции» б» больше чем «а», так как калий активнее натрия.

2. Концентрация. Чем выше концентрация, тем больше скорость реакции, Эта зависимость выражается законом действующих масс.

Например, сера горит в чистом кислороде и на воздухе. СКОРОСТЬ ГОРЕНИЯ СЕРЫ В КИСЛОРОДЕ В 5 раз больше, чем на воздухе.

Химические реакции, протекающие в гомогенных системах (смеси газов, жидкие растворы), осуществляется за счет соударения частиц. Однако, не всякое столкновение частиц реагентов ведет к образованию продуктов. Только частицы, обладающие повышенной энергией — активные частицы, способны осуществить акт химической реакции. С повышением температуры увеличивается кинетическая энергия частиц и число активных частиц возрастает, следовательно,

химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах

Возрастание химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах скорости реакции при нагревании в первом приближении подчиняется следующему правилу:

при повышении температуры на 10 0С скорость химической реакции возрастает в два — четыре раза.

3. Катализатор — вещество, изменяющее скорость реакции. Он может как увеличивать скорость реакции так и уменьшать (такой катализатор называется ингибитором).

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник