Скорость химической реакции. Закон действующих масс. Физический смысл константы скорости.

Скорость гомогенной (однофазной) реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации и температуры. Скорость гетерогенных (многофазных) процессов зависит от размеров и состояния поверхности раздела фаз. Примечание. Гетерогенные – процессы, происходящие на поверхности раздела соприкасающихся фаз. (горение топлива, окисление металлов кислородом воздуха). Закон действующих масс. Справедлив для гомогенных реакций. Формулировка: при постоянной температуре скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Константа скорости обозначается как Пример. в квадратных скобках концентрации веществ. A+2B=3D «k» не зависит от концентрации в каждый момент времени.Физический смысл константы скорости реакции k следует из уравнения закона действующих масс: k численно равна скорости реакции при концентрации каждого из реагирующих веществ равной 1 моль/л.

28.Молекулярность и порядок реакции.Молекулярность элементарной реакции — число частиц, которые, согласно экспериментально установленному механизму реакции, участвуют в элементарном акте химического взаимодействия.Мономолекулярные реакции — реакции, в которых происходит химическое превращение одной молекулы (изомеризация, диссоциация и т. д.):H₂S → H₂ + SБимолекулярные реакции — реакции, элементарный акт которых осуществляется при столкновении двух частиц (одинаковых или различных):СН₃Вr + КОН → СН₃ОН + КВrТримолекулярные реакции — реакции, элементарный акт которых осуществляется при столкновении трех частиц:О₂ + NО + NО → 2NО₂Реакции с молекулярностью более трёх неизвестны.Для элементарных реакций, проводимых при близких концентрациях исходных веществ, величины молекулярности и порядка реакции совпадают. Чётко определенной взаимосвязи между понятиями молекулярности и порядка реакции нет, так как порядок реакции характеризует кинетическое уравнение реакции, а молекулярность — механизм реакции. Порядок реакции по данному веществу — показатель степени при концентрации этого вещества в кинетическом уравнении реакции. Реакция нулевого порядка Кинетическое уравнение имеет следующий вид: Скорость реакции нулевого порядка постоянна во времени и не зависит от концентраций реагирующих веществ. Нулевой порядок характерен, например, для гетерогенных реакций в том случае, если скорость диффузии реагентов к поверхности раздела фаз меньше скорости их химического превращения. Реакция первого порядка Кинетическое уравнение реакции первого порядка: Приведение уравнения к линейному виду даёт уравнение: Константа скорости реакции вычисляется как тангенс угла наклона прямой к оси времени: Период полупревращения: Реакция второго порядка Для реакций второго порядка кинетическое уравнение имеет следующий вид: или В первом случае скорость реакции определяется уравнением Линейная форма уравнения: Константа скорости реакции равна тангенсу угла наклона прямой к оси времени: Во втором случае выражение для константы скорости реакции будет выглядеть так: Период полупревращения (для случая равных начальных концентраций!):

29.Кинетическая классификация по степени сложности. Обратимые и необратимые реакции. По степени сложности реакции подразделяются на изолированные, параллельные, сопряженные, последовательные (многоступенчатые), обратимые и необратимые. Изолированные – при их протекании образуются продукты только одного типа. Параллельные – в ходе них взятые вещества одновременно реагируют в двух или более направлениях (образуются разные продукты).Пример. Разложение бертолетовой соли Скорость реакции: Сопряженные – совместные реакции типа: Вторая реакция протекает лишь совместно с первой. А – актор реакции, B – индуктор реакции, С – акцептор. Последовательные. В – промежуточный продукт. Обратимые и необратимые. Подавляющее большинство химических реакций являются обратимыми, т.е. могут протекать в двух направлениях. Скорость реакции: v=v1-v2Различают практически необратимые и совершенно необратимые реакции. Практически необратимые – реакции, в результате которых образуется осадок. Совершенно необратимые – протекают только в одном направлении. Пример.

30.Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса.Энергия активации химической реакции.Аналитический и графический метод расчета.Правило Вант-Гоффа — эмпирическое правило, позволяющее в первом приближении оценить влияние температуры на скорость химической реакции в небольшом температурном интервале (обычно от 0 °C до 100 °C). Я. Х. Вант-Гофф на основании множества экспериментов сформулировал следующее правило: При повышении температуры на каждые 10 градусов константа скорости гомогенной элементарной реакции увеличивается в два—четыре раза.Уравнение, которое описывает это правило, следующее: Из уравнения Вант-Гоффа температурный коэффициент вычисляется по формуле: Уравне́ниеАрре́ниуса устанавливает зависимость константы скоростиkхимической реакции от температурыT.Согласно простой модели столкновений, химическая реакция между двумя исходными веществами может происходить только в результате столкновения молекул этих веществ. Но не каждое столкновение ведёт к химической реакции. Необходимо преодолеть определённый энергетический барьер, чтобы молекулы начали друг с другом реагировать. То есть молекулы должны обладать некой минимальной энергией (энергия активации ), чтобы этот барьер преодолеть. Из распределения Больцмана для кинетической энергии молекул известно, что число молекул, обладающих энергией , пропорционально . В результате скорость химической реакции представляется уравнением, которое было получено шведским химиком Сванте Аррениусом из термодинамических соображений: Здесь Aхарактеризует частоту столкновений реагирующих молекул, R — универсальная газовая постоянная.В рамках теории активных соударений Aзависит от температуры, но эта зависимость достаточно медленная: Оценки этого параметра показывают, что изменение температуры в диапазоне от 200 °C до 300 °C приводит к изменению частоты столкновений на 10 %. Энергия активации — минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе (в химии выражается в джоулях на моль), чтобы произошла реакция. Типичное обозначение энергии реакции - E_a. Уравнение Аррениуса устанавливает связь между энергией активации и скоростью протекания реакции: . С повышением температуры растёт вероятность преодоления энергетического барьера. Уравнение Аррениуса часто представляют в логарифмической форме:lnk = lnА – Еа\RT удобной для графического определения энергии. Необходимо иметь несколько значений k при разных T, чтобы построить график ln k = f(T).

Здесь tga = .

Аналитический метод определения энергии активации применим, если есть возможность определить две константы скорости при двух температурах.
;
;