Химия. Сборник задач и упражнений. Часть I. Лямина Г.В - 48 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

95
6. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА И РАВНОВЕСИЕ
ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
6.1. Кинетика химических реакций
Химическая кинетика – это наука о скоростях и механиз-
мах химических превращений, о явлениях, сопровождающих эти
превращения, и о факторах, влияющих на них.
Скорость химической реакции (υ) – число элементарных
актов реакции, происходящих в единицу времени в единице
объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности
раздела фаз (для гетерогенных реакций).
;
Δτ
Δ
υ
V
n
(6.1.1)
,
Δτ
Δ
υ
S
n
(6.1.2)
где
n – количество вещества (моль), S – поверхность (м
2
), V –
объем (м
3
), τ – время (с).
Уравнение скорости для гомогенной реакции можно уп-
ростить, приняв
n/V = С (молярная концентрация), тогда
.
Δτ
Δ
υ
C
(6.1.3)
Мерой скорости химической реакции является количест-
во вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося в
результате реакции.
Скорость химической реакции зависит от природы реаги-
рующих веществ, их агрегатного состояния, концентрации реа-
гирующих веществ, температуры, присутствия катализатора, а
для гетерогенных реакций еще и от величины поверхности
твердого вещества (степени дисперсности вещества).
6.1.1. Зависимость скорости от концентрации
Зависимость скорости от концентрации реагирующих ве-
ществ выражается
законом действия масс (ЗДМ, закон Гульд-
96
берга и Вааге): скорость простых реакций (реакции, проте-
кающие в одну стадию) прямо пропорциональна произведению
концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, соот-
ветствующих стехиометрическим коэффициентам. Например,
для обратимой реакции
аА
(г)
+ bВ
(г)
⇄ сС
(г)
+ dD
(г)
ЗДМ имеет вид
υ
пр.
= k
1
[A]
а
[B]
b
– для прямой реакции;
υ
обр.
= k
2
[C]
c
[D]
d
– для обратной реакции,
где [
A], [B], [C], [D] – молярные концентрации веществ,
моль/л;
a, b, c, d – стехиометрические коэффициенты; k
1
, k
2
–
константы скорости (скорости реакций при концентрациях
веществ = 1 моль/л).
Для реакций, в которых участвуют твердые вещества,
концентрации последних в выражение ЗДМ не включают (при-
нято считать их равными единице). Например, для реакции
NH
3
(г)
+ HCl
(г)
⇄ NH
4
Cl
(тв.)
ЗДМ: υ
пр.
= k
1
[NH
3
][ HCl], а υ
обр.
= k
2
.
Некоторые реакции характеризуются колебаниями кон-
центраций промежуточных соединений и, соответственно, ко-
лебаниями скоростей превращений. Такие реакции называются
колебательными.
Примером может служить колебательное выделение газа
при разложении пероксида водорода на металлической ртути.
Поверхность ртутной капли в ходе реакции периодически по-
крывается оксидной пленкой, что вызывает изменение поверх-
ностного натяжения, приводящее, в свою очередь, к изменению
формы самой капли. Внешне это явление напоминает сердеч-
ные сокращения и названо поэтому «ртутным сердцем».
Механизмы колебател
ьных реакций сложны, многие из
них мало изучены. Описание этих реакций проводят, используя
аппарат неравновесной термодинамики.

Страницы