Скорость химических реакций

В зависимости от количества атомов или молекул, вступающих в соединение, реакции разделяют по порядку на мономолекулярные, бимолекулярные и тримолекулярные. В реакциях первого порядка продукты образуются в результате химического превращения отдельной молекулы: A = M + N + …

В реакциях второго порядка происходит взаимодействие между двумя молекулами или атомом и молекулой: A + B = M + N + …

В реакциях третьего порядка взаимодействуют три частицы: А + В + С =

Чем выше порядок реакций, тем медленнее она протекает, так как для ее осуществления необходимо одновременное столкновение нескольких молекул или атомов. Реакции выше третьего порядка не встречаются, ибо одновременное столкновение четырех и более молекул, обладающих достаточной энергией для реакции, маловероятно.

Порядок реакции часто бывает ниже той величины, которая получается по стехиометрическому уравнению. Это объясняется тем, что стехиометрические уравнения в большинстве случаев не вскрывают механизма реакции, а являются лишь уравнениями итогового баланса. В действительности хим. реакции протекают в виде целого ряда элементарных реакций между атомами, свободными радикалами (т.е. осколками молекул с ненасыщенными валентностями) и молекулами.

Под скоростью химической реакции понимают изменение концентрации реагирующих веществ С, т.е. количество вновь образовавшегося вещества или уменьшение реагирующего вещества в единице объема в единицу времени. В общем виде мгновенная скорость реакции изображается уравнением

, знак ±, т.к. можно судить по изменению конц. любого в-ва.

Важнейшими условиями, влияющими на скорость реакции, являются: концентрация реагирующих веществ, температура и наличие катализаторов.

На основании закона действующих масс скорости реакций можно выразить через концентрации реагентов следующим образом:

для мономолекулярной реакции ;

для бимолекулярной реакции ;

для тримолекулярной реакции .

В этих уравнениях k_i, — константы скоростей реакции, т.е. постоянная для данной реакции при данной температуре. Она характеризует природу реагирующих веществ с точки зрения их склонности к взаимодействию.

Реакции, протекающие между газами, называются гомогенными, а реакции, протекающие на поверхности твердых тел, — гетерогенными.

 

 

Скорость реакции от концентрации исходного вещества, которая по мере течения процесса интенсивно падает .

Зависимость скорости реакции от температуры, по закону Аррениуса отражается на k следующим образом , где k₀ — множитель, который в первом приближении принимают постоянным, не зависящим от температуры; Е — энергия активации в кДж/кмоль; R = 8,315 — газовая постоянная в кДж/(кмоль×град); Т — абсолютная температура, К.

     Минимальная величина энергии, достаточная для разрушения или значительного ослабления старых внутримолекулярных связей, называется энергией активации. Чем меньше Е, тем легче молекулы вступают в реакцию.

     Для химических реакций горения топлива энергия активации Е = 60000 — 160000 кДж/кмоль.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: