Физическая химия. Учебное пособие. Килимник А.Б. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

2. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА
2.1. КИНЕТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ
Рассмотрим химическую реакцию, стехиометрическое уравнение которой в общем случае имеет вид
aA + bB + … + lL = cC + dD + … + mM.
При постоянной температуре и постоянном давлении и заданной среде, в которой протекает химический процесс,
скорость химического превращения, согласно Гульдбергу и Вааге, является функцией концентрации реагентов:
v = k
[A]
a
[B]
b
…
[L]
l
,
где v – скорость химической реакции; [A], [B],…, [L] – концентрации реагентов; a, b,…, l – стехиометрические коэффици-
енты уравнения химической реакции;
k – константа скорости химической реакции.
Сумма стехиометрических коэффициентов для реагентов химической реакции называется
формальным порядком
или
молекулярностью химической реакции.
Като Максимилиан Гульдберг (1836 – 1902).
Родился 11 августа 1836 г. Норвежский физикохимик и математик.
Окончил университет в Кристиании (1859). Преподавал математику в средней школе, в Королевской воен-
ной академии (1861), в университете Кристиании (с 1867
; с 1869 – профессор математики). Основные работы
– в области химической кинетики и термодинамики. Вместе с П. Вааге открыл закон действующих масс (1864 –
1867). Член Норвежской АН (1867).
Петер Вааге (1833 – 1900).
Родился 29 июня 1833 г. в Флеккефьорде. Норвежский физикохимик и минералог.
Учился медицине и минералогии в университете Кристиании (1854 – 1858), затем – химии во Франции и
Германии.
С 1861 г. работал в университете Кристиании (с 1862 – профессор). Основные научные работы относятся к
химической кинетике и термодинамике. Исследования проводил совместно с К.М. Гульдбергом. Член Норвеж-
ской АН (1863).
Однако уравнение Гульдберга и Вааге выполняется не всегда. На практике скорость реакции пропорциональна кон-
центрациям реагентов, взятым в степенях
n
i
, отличающихся от стехиометрических коэффициентов уравнения химической
реакции.
Часто встречаются химические реакции, для которых справедливо выражение
v = k[A]
n
1
[B]
n
2
…
[L]
n
l
.
Это уравнение называется кинетическим уравнением химической реакции, а сумма частных порядков (n = Σn
l
)
носит название «кинетический порядок химической реакции» или «порядок реакции».
Если кинетический порядок химической реакции равен формальному порядку, то кинетическое и стехиометриче-
ское уравнения реакции соответствуют друг другу. Такое соответствие встречается в простых реакциях, но чаще его не
наблюдается. Рассмотрим, например, бимолекулярную реакцию ацетона с йодом:
CH
3
COCH
3
+ I
2
= CH
3
COCH
2
I + HI.
Экспериментально установлено, что её скорость зависит только от концентрации ацетона:
v = k
[CH
3
COCH
3
].
Скорость данной реакции не зависит от концентрации йода, так как самой медленной стадией процесса является первая
стадия (
енольного перехода):
CH
3
COCH
3
→ CH
3
C(OH)=CH
2
.
Самая медленная стадия химической реакции определяет скорость химического превращения в целом и называется
лимитирующей стадией.
Кинетическое уравнение химической реакции обладает особенностями, отличающими его от других зависимостей,
используемых в химической кинетике:
– вид кинетического уравнения, константа скорости и порядок реакции не зависят от того, протекает ли процесс
в замкнутой или открытой системе
;
– результаты исследования кинетики в открытой системе могут быть перенесены на процессы в замкнутой сис-
теме
;
– кинетическое уравнение не зависит от начальных условий и справедливо для широкого интервала эксперимен-
тальных данных.
2.2. КОНСТАНТА СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ
Множитель k в кинетическом уравнении показывает, с какой скоростью протекает процесс при концентрациях реа-
гентов равных единице, и называется
константой скорости химической реакции.

Страницы