Скорость химических реакций
Скоростью химической реакции, протекающей в гомогенной среде - жидкой или газообразной, - называют изменение количества вещества (в моль) в единицу времени в единице объема: V = /V*t, где v- скорость химической реакции, - изменение количества вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в результате реакции, v- объем реакционного сосуда, если реакция протекает в газовой среде или объем раствора, если реакция идет в жидкой среде, t - промежуток времени, в течение которого произошло изменение количества вещества на .
Если объем реагирующей смеси не меняется со временем (а чаще всего так и бывает), то v = const , /V = С и скорость реакции в этом случае определяется изменением концентрации С одного из участвующих в реакции веществ в в единицу времени:
V = , где С1 и С2 - концентрации вещества в моменты времени t1 и t2. Для реакций в растворах концентрацию чаще всего измеряют в моль/л, тогда скорость реакции будет измеряться в единицах моль/(лс).
График
-
изменение концентраций реагентов во времени
-
изменение концентраций продуктов
При определении скорости гетерогенной реакции необходимо учитывать площадь соприкосновения реагирующих веществ:
V= /S*t
Факторы, влияющие на скорость химической реакции:
-
Природа реагирующего вещества (натрий реагирует с водой быстрее, чем железо с серной кислотой. Иногда скорость гетерогенной реакции определяется природой продукта реакции. Так, мел растворяется хорошо в соляной кислоте, тогда, как в серной кислоте той же концентрации скорость реакции со временем быстро снижается, хотя соляная и серная кислоты мало отличаются по силе. Наблюдаемое различие в скорости легко объяснить тем, что в случае с серной кислоты на поверхности мела образуется плохо растворимый сульфат кальция , который препятствует доступу к поверхности новых порций кислоты.
-
Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ.
Из кинетических кривых расходования исходных веществ или накопления продукта видно (рис. 1), как по мере протекания реакции ее скорость постепенно снижается. В этом состоит сущность одного из основных законов химической кинетики: скорость химической реакции прямо пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Это можно записать в виде формулы:
V = КАВ, где квадратными скобками, как это принято в химической кинетике, обозначены концентрации в моль/л. К - постоянный коэффициент, не зависящий от времени и концентраций реагентов называется константой скорости химической реакции. Эта константа является характеристикой данной реакции при данной температуре.
Уравнение скорости справедливо лишь в том случае, когда частицы А, сталкиваясь с частицами В, непосредственно превращаются в продукты реакции. Такие реакции наз. элементарными. Подавляющее большинство реакций не являются элементарными:
mA + nB = C, где m, n - стехиометрические коэффициенты;
V = КАmВn
Гомогенные реакции: Гетерогенные реакции:
2NO(г)+O2=2NO2 4P+5O2=2P2O5
-
Зависимость скорости от температуры. Скорость большинства химических реакций увеличивается с температурой. На основании молекулярно-кинетической теории можно предположить, что чем чаще сталкиваются друг с другом молекулы, тем быстрее должна идти реакция.
Для приближенной оценки влияния температуры на скорость реакции часто пользуются правилом Вант-Гоффа: повышение температуры на 10 приводит к увеличению скорости реакции примерно в 2-4 раза
V2 = V1t/10
-
Роль катализатора. Катализатор - это вещество, которое изменяет скорость химической реакции, а само не расходуется в ней; таким образом небольшое количество катализатора способно катализировать превращение большого количества реагентов. В присутствии катализатора реакция идет по другому механизму с меньшей энергией активации.
Если катализатор и реагенты находятся в одной фазе, то процесс называется гомогенным катализом. В случае гетерогенного катализа ускорение реакции происходит на поверхности катализатора.
Гомогенный катализ Гетерогенный катализ
СН2=СН2+НОН = СН3-СН2ОН СН4+НОН = СО+3Н2
катализатор-Н2SO4 каталиратор-Ni
Важнейшая особенность многих химических реакций - их обратимость: одновременно с прямой реакцией между исходными веществами происходит обратная реакция - химическое взаимодействие между продуктами реакции, приводящее к образованию исходных веществ. Предел протекания такой обратимой реакции в закрытой системе - установление химического равновесия.
- Периодический закон и периодическая система.
- Изменение свойств в периоде (II период)
- Изменение окислительно-восстановительных свойств по периоду
- (III период) по Полингу
- Изменение свойств по группе: (I группа)
- Изменение химических свойств по группам:
- Амфотерность.
- Выводы:
- Химическая связь.
- Классификация химических реакций
- По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции:
- По тепловому эффекту реакции делятся на экзотермические и эндотермические. Химические уравнения, в которых указывают тепловой эффект реакции, называются термохимическими.
- Гомогенные и гетерогенные реакции
- Скорость химических реакций
- Химическое равновесие.
- Признаки химического равновесия:
- Принцип Ле Шателье или принцип подвижного равновесия.
- Окислительно-восстановительные реакции
- С металлами:
- Al, Fe, Cr, Pb - не взаимодействуют (без нагревания) с неметаллами:
- Окислительные свойства азотной кислоты
- Теория электролитической диссоциации
- Диссоциация кислот.
- Диссоциация оснований.
- Диссоциация солей.
- Электролиз
- Гидролиз солей
- Соль, образованная катионом сильного основания и анионом сильной кислоты.
- Соль, образованная катионом сильного основания и анионом слабой кислоты.
- Соль, образованная катионом слабого основания и анионом сильной кислоты
- Соль, образованная катионом слабого основания и анионом слабой кислоты
- Управление процессом гидролиза
- Классификация
- Сравнительная характеристика оксидов в периоде
- Основания
- Классификация
- Получение
- Химические свойства:
- Кислоты
- С металлами:
- Al, Fe, Cr, Pb - не взаимодействуют (без нагревания) Окислительные свойства азотной кислоты
- Классификация
- Получение
- Химические свойства солей
- Разложение солей