Молекулярность и порядок химических реакций.

Молекулярность реакции – минимальное число молекул, участвующих в элементарном химическом процессе, по молекулярным элементам химические реакции делятся на:
мономолекулярные А
бимолекулярные А+В
тримолекулярные А+В+С

Если реакция протекает последовательно через несколько гомогенных или гетерогенных элементарных стадий, то суммарная скорость всего процеса определяется самой медленной его частью.

Молекулярность в этом случае заменяется другим понятием-порядок реакции- это суммарный показатель при концентрации реагирующих веществ. х=а+в

Уравнения, связанные с расчетом скорости, называются кинетическими. Кинетическое уравнение для элементарных реакций совпадает с уравнением реакции закона действующих масс. В этом случае молекулярность и порядок реакции совпадают. Для упрощения расчета скорости реакции, концентрацию вещества, взятого в избытке не учитывают (она считается постоянной), поэтому расчет ведут только по изменению концентрации вещества, находящегося в малой концентрации.

Для бимолекулярной реакции порядок будет понижаться до первого порядка.

Влияние температуры и энергии активации на скорость химических реакций. Эмпирическое уравнение Вант-Гоффа.

Правило Вант-Гоффа: повышение температуры ускоряет большинство химических реакций. Согласно правилу Вант-Гоффа при повышении температуры на 10 К скорость многих реакций увеличивается в 2-4 раза.

где и – скорости реакции при температурах Т2 и Т1, – коэффициент, значение которого для эндотермических реакции выше, чем для экзотермической реакции. Для многих реакций γ лежит в пределах 2-4. Это уравнение можно использовать лишь для расчетов при температурах, близких к комнатным, иначе их точность не очень высока.

При Т=const, скорость реакции определяет энергия активации, чем больше Еа, тем меньше число активных молекул и реакция протекает медленнее. При уменьшении энергии активации, скорость увеличивается, а при Еа=0 протекает мгновенно.

Величина Еа характеризует природу реагирующего вещества и определяется экспериментально из зависимости константы скорости при разных температурах. K=f(T)

Уравнение Аррениуса. Предэкспоненциальный множитель. Стерический фактор.

При фиксированной температуре Т реакция возможна, если взаимодействующие молекулы обладают определенным запасом энергии. Эту избыточную энергию Аррениус назвал энергией активации, а сами молекулы активированными. Аррениус вывел уравнение, связывающее константу скорости с энергией активации и температурой

К=А где А – предэкспотенциальный множитель
е-экспонент
Еа – энергия активации
R – газовая постоянная

Величина Еа характеризует природу реагирующего вещества и определяется экспериментально из зависимости константы скорости при разных температурах. K=f(T)

Если записать уравнение Аррениуса в логарифмическом виде и рашать его для констант при двух температурах, то можно легко определить

Ln k1/k2=T2-T1/RT2*T1

Ea=RT2T1ln(-k2/k1)/T2-T1

предэкспоненциальный множитель –характеризует общее число соударений для реакции с простыми молекулами. Этот множитель близок к теоретической величине соударений(z)

z рассчитывается из кинетической теории газов А = z

Для сложных молекул А≠ z,поэтому вводится стерический фактор А = zp

Cтерический фактор учитывает то обстоятельство, что для взаимодействия сложных активных молекул необходима определенная взаимная ориентация: течению процессов способствует столкновение молекул в положениях когда в соприкосновениях приходят их реакционно-способные связи или неподеленые пары электронов

К= zp e–Ea/RT

z-число всех соударений

p-доля соударений благоприятных в пространственном отношении

e–Ea/RT доля благоприятных в энергетическом отношении соударений

Анализируя уравнение Аррениуса делаем вывод, что существуют две принципиальные возможности ускорения реакции: 1)увеличение температуры 2)снижение энергии активации.