Скорость химической реакции

Химическая кинетика – это раздел химии, в котором изучают влияние различных факторов на скорость химической реакции и ее механизм. Рассматриваются только реакции, которые термодинамически разрешены (DG_хр< 0).

Скоростью химической реакции называют изменение концентрации реагирующих веществ или продуктов реакции (DС) в единицу времени V = . Скорость реакции измеряется в моль/л∙ с, если она идет во всем объеме системы (гомогенная реакция) и в моль/м²∙ с, если реакция идет на границе раздела фаз (гетерогенная реакция). Гомогенная система состоит из одной фазы, гетерогенная – из нескольких фаз. Фазой системы называют ее часть, отделенную от других физической границей и обладающую во всех своих частях одинаковым составом и свойствами.

Средняя скорость реакции V ср в интервале времени от t ₁ до t ₂ определяется соотношением

V = ,

где DС = С₂ - С₁, D t = t ₂ - t ₁; С₁ и С₂ – молярная (моль/л) концентрация любого участника реакции в моменты времени t ₁ и t ₂ соответственно. Знак (-) перед дробью относится к изменению концентраций исходных веществ, DС < 0; знак (+) - к изменению концентраций продуктов реакции, DС > 0.

Мгновенная скорость – это скорость реакции в момент времени t. Она определяется производной от концентрации по времени V_t = (моль/л∙ с, моль/л∙ час).

Скорость реакции aA + bB → cC + dD экспериментально можно определять либо по убыли концентраций исходных веществ, либо по увеличению концентраций продуктов реакции:

V_t = = = =

Под механизмом химической реакции понимают последовательность отдельных стадий процесса, приводящих к продуктам реакции. Стадия, имеющая наименьшую скорость, называется лимитирующей. Она определяет скорость всего процесса в целом.

Основными факторами, влияющими на скорость химической реакции, являются: а) природа реагирующих веществ; б) концентрация реагирующих веществ; в) давление (если в реакции участвуют газы); г) температура; д) наличие катализатора; ж) площадь поверхности раздела фаз (для гетерогенных реакций).