Viteza de reacție chimică - studopediya

Ca orice proces, reacțiile chimice au loc în timp, și, prin urmare, caracterizat prin viteză variabilă.

Secțiunea Chimie studiază rata reacțiilor chimice și mecanismul de curgere a acestora, numit cinetica chimică. Cinetica chimică utilizează termenul „faza“, „sistem“. Faza - este o parte a sistemului, separat de celelalte părți ale interfeței.

Sistemele pot fi omogene și eterogene. Sistemele omogeni constau dintr-o singură fază. De exemplu, aerul sau orice amestec de gaze sare soluție. Sistemele heterogene constau din două sau mai multe faze. De exemplu, apa lichidă - gheață - perechi de soluție de sare + precipitat.

Reacțiile într-un sistem omogen. Ei au numit omogen. De exemplu, N2 (g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g). Ele apar pe tot parcursul volumului. Reacții de sistem eterogen care curge, nazyvayutsyageterogennymi. De exemplu, C (k) + O2 (g) = CO2 (g). Ele apar la interfața.

Viteza de reacție chimică este determinată de cantitatea de substanță care reacționează sau format în timpul reacției pe unitatea de timp pe unitatea de volum (pentru reacția omogenă) sau la unitatea de interfață (pentru sisteme eterogene).

Viteza de reacție depinde de natura reactanților, concentrațiile lor, temperatura, prezența catalizatorilor.

1. Natura reactanților.

Reacțiile au loc în direcția fracturii de legături mai puțin puternice și formarea de substanțe cu legături mai puternice. Deci, pentru spargerea legăturile în moleculele de H2 și N2 necesită energie ridicată; Astfel de molecule sunt suficient de reactive. Pentru a rupe legăturile în moleculele cu polaritate (HCl, H2O) necesită mai puțină energie și viteza de reacție este mult mai mare. Reacțiile între ionii din soluția de electrolit curge aproape instantaneu.

Odată cu creșterea concentrației de coliziuni mai frecvente de molecule ale reactanților - reacție rata crește.

Dependența vitezei de reacție chimică asupra concentrației reactanților se exprimă prin legea acțiunii de masă (ZDM). la o temperatură constantă a vitezei de reacție chimică este direct proporțională cu produsul dintre concentrațiile reactanților.

În general, pentru o reacție omogenă

dependența vitezei de reacție este exprimată prin ecuația:

în cazul în care CA și CB - concentrația reactanților, k - constanta de viteză. Pentru o anumită reacție 2NO (g) + O2 (g) = 2NO2 (g) ZDM expresie matematică este de forma:

Rata de reacție constanta k depinde de natura reactanților, temperatura și catalizatorul, dar este independentă de concentrațiile reactanților. Sensul fizic al constantelor de viteză este că este egală cu viteza de reacție la concentrații unice de reactanți.

Pentru reacțiile eterogene (atunci când agenții sunt în diferite stări de agregare), viteza de reacție depinde de concentrația de gaz sau de solut și concentrația solidelor în expresie matematică EDM exclus: nA (a) + mB (g) = Pab (g)

De exemplu, reacția de ardere de carbon a oxigenului proporțional numai concentrația de oxigen:

Cu creșterea temperaturii crește viteza de mișcare a moleculelor, care, la rândul său, duce la o creștere a numărului de coliziuni între ele. Pentru reacția a fost efectuată, moleculele se ciocnesc trebuie să aibă un anumit exces de energie. Excesul de energie, care trebuie să aibă o moleculă să ciocnirea lor ar putea duce la formarea unei substanțe noi. Se numește energia de activare. Energia de activare (Ea), exprimată în kJ / mol. Valoarea sa depinde de natura reactanților, adică, pentru fiecare reacție are propria energie de activare. Molecules cu o energie de activare. numit activ. Creșterea temperaturii crește numărul de molecule active și, prin urmare, crește viteza unei reacții chimice.

Dependența temperaturii asupra vitezei de reacție chimică este exprimată prin regula van't Hoff. când temperatura crește pentru fiecare 10 ° C, viteza de reacție este crescut de 2-4 ori.

unde # 965; 2 și # 965; 1 - vitezele de reacție la temperaturi t2 și t1,

# 947; - coeficientul de temperatură al vitezei de reacție care arată cât de multe ori crește rata de reacție cu creșterea temperaturii la 10 0 C.

4. Contactul de suprafață între reactanți.

Pentru sistemele eterogene, cu atât mai mare suprafața de contact, reacția are loc mai repede. Suprafața solidelor poate fi crescută prin măcinarea lor și a substanțelor solubile - prin dizolvarea lor.

Substanțele care sunt implicate în reacțiile și crește viteza, rămânând neschimbată până la sfârșitul reacției. Ei au numit catalizatori. Modificarea vitezei de reacție sub acțiunea catalizatorilor numite catalizei. Distinge cataliza omogenă și heterogenă.

Prin omogenă includ astfel de procese, în care catalizatorul este în aceeași stare de agregare ca reactanți.

Acțiunea este un catalizator omogen în formarea unui intermediari mai mult sau mai puțin stabile ale compușilor activi din care este apoi regenerate complet.

Acesta include astfel de procese de cataliza heterogenă în care catalizatorul și agenții reacționând sunt în diferite stări de agregare, iar reacția are loc pe suprafața catalizatorului.

Mecanismul de acțiune al catalizatorilor heterogeni dificile omogene. Un rol important în aceste procese joacă un fenomen de absorbție a substanțelor lichide și gazoase pe suprafața solidă - fenomene de adsorbție. Ca rezultat al adsorbției crește concentrația reactanților, reactivitatea lor este crescută, ceea ce mărește viteza de reacție.