Dependența vitezei de reacție asupra concentrației reactanților - studopediya

Dependența vitezei de reacție asupra concentrației reactanților este determinată de legea acțiunii de masă (formulat Guldberg și Waage în 1867 și independent de Beketovym în 1865 ..): Rata unei reacții chimice care are loc la o temperatură constantă, într-un mediu omogen, este proporțională cu produsul dintre concentrațiile reactanților, exponentiation coeficienții lor stoechiometrice.

Astfel, pentru reacția de tip A lege + 2B = C acțiunii în masă se exprimă după cum urmează:

În această ecuație, [A] și [B] - concentrația reactanților, iar k este o viteză de reacție constantă, a cărei valoare depinde de natura reactanților. Atunci când reacțiile heterogene concentrația substanțelor care se află în faza solidă, de obicei, nu se schimbă în timpul reacției și, prin urmare, nu sunt incluse în ecuația legii acțiunii maselor.

Exemplu: scrie expresia legii acțiunii maselor pentru reacția

astfel încât carbonatul de calciu, - solid, a cărui concentrație nu se schimbă în timpul reacției.

Un exemplu de modul de schimbare a vitezei de reacție

Dacă reduceți volumul vasului de reacție de 3 ori?

Soluție: pentru a modifica volumul ratei de reacție a fost exprimată prin ecuația

Prin scăderea concentrației volumului fiecăruia dintre reactanți este crescut de 3 ori. Prin urmare, acum viteza de reacție este exprimată prin ecuația

și anume creșterea ratei de reacție de 27 de ori.

Dependența vitezei de reacție la temperatură

Legea acțiunii maselor este valabilă la orice temperatură, dar viteza crește constant, cu temperatură și, în consecință, crește viteza de reacție.

Creșterea vitezei de reacție cu creșterea temperaturii este de obicei caracterizat prin coeficientul de temperatură, adică număr care indică de câte ori viteza de reacție crește pe măsură ce temperatura crește la 10 °. Această relație exprimă regula van't Hoff: când temperatura crește cu 10 ° viteza de reacție este crescută de 2-4 ori

în care k, - constanta de viteză la temperatura t, kt + 10 - constanta de viteză la temperatura t + 10 # 947; - coeficient de temperatură, v - viteza de reacție.

În general, dacă temperatura sa modificat prin # 916; t, această din urmă ecuație este convertit în forma: kt + 10 / kt = vt + 10 / vt = # 947; # 916; t / 10.

Exemplu: temperatura coeficientului vitezei de reacție este de 2,8. De câte ori pentru a mări viteza de reacție prin creșterea temperaturii 20-75 ° C?

Soluție: pentru că # 916; t = 75 ° C-20 ° C = 55 ° C, apoi, ceea ce denotă viteza de reacție la 20 ° i75 prin v și v1 pot scrie

v1 / v = 2,8 55 / l 0 = 5 2.8-3 = 287.

Rata de reacție va crește de 287 de ori.

Ca exemplu, viteza de reacție chimică este crește foarte puternic cu temperatura. Acest lucru se datorează faptului că actul elementar reacției chimice nu are loc în orice coliziune dintre moleculele reactive: moleculele reacționează numai acele (molecule active), care au suficientă energie pentru a rupe sau slăbi legăturile în particulele inițiale creând astfel posibilitatea formării de noi molecule. De aceea, fiecare reacție se caracterizează printr-o anumită barieră de energie; pentru a învinge energia de activare necesară - o anumită energie în exces (în comparație cu energia medie a moleculelor la o temperatură dată), care trebuie să aibă molecule la coliziune lor să fie eficientă, adică, Aceasta ar conduce la formarea unei substanțe noi. Cu creșterea temperaturii, numărul de molecule active crește rapid, ceea ce duce la o creștere bruscă a vitezei de reacție.

Dependența k constantă a vitezei de reacție de EA energie de activare. (J / mol) este exprimat prin ecuația Arrhenius

unde k - constanta vitezei de reacție, k0 - valoarea constantă, numită factor de frecvență, e - baza logaritmilor naturali, R -Gaz constantă T - temperatura absolută.