ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
5
ЗДМ имеет вид:
для прямой реакции: υ
пр.
= k
1
[A]
а
[B]
b
;
для обратной реакции: υ
обр.
= k
2
[C]
c
[D]
d
,
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 концентраци-
ях веществ =1 моль/л).
Для реакций, в которых участвуют твердые вещества,
концентрации последних в выражение ЗДМ не включают
(принято считать их равными единице). Например, для ре-
акции
NH
3
(г)
+ HCl
(г)
NH
4
Cl
(тв.)
ЗДМ: υ
пр.
= k
1
[NH
3
][ HCl], а υ
обр.
= k
2
.
2.
Зависимость скорости от температуры. При увели-
чении температуры скорость химической реакции увели-
чивается. Приближенно эта зависимость может быть опре-
делена с помощью правила Вант-Гоффа: при повышении
температуры на каждые 10 градусов скорость химиче-
ской реакции увеличивается в 2 – 4 раза:
υ
2
= υ
1
γ
(Т
2
– T
1
) /10
, или υ
2
= υ
1
γ
T /10
,
(1)
где γ – температурный коэффициент, который меняется от
2 до 4; T
1
, Т
2
– температура (ΔT должна быть всегда боль-
ше нуля, т.е. Т
2
>T
1
); υ
1
– скорость реакции при Т
1
; υ
2
– ско-
рость реакции при Т
2.
Более точно влияние температуры на скорость химиче-
ской реакции можно определить с помощью уравнения Ар-
рениуса:
υ ~ k =А·
RT
Ea
e
,
(2)
где υ – скорость химической реакции, k – константа скоро-
сти (скорость при концентрациях реагентов, равных 1), А –
предэкспоненциальный множитель, e – экспонента, R – га-
6
зовая постоянная (8,31 Дж/мольК), T – температура (К), Еа
– энергия активации (кДж/моль).
Значение предэкспоненциального множителя определя-
ется природой реагентов, вступающих в реакцию.
А = zP,
(3)
где z – коэффициент, равный числу соударений молекул в
1 секунду для данной реакции; Р – стерический фактор,
определяющий вероятность взаимодействия данных моле-
кул.
Величина энергии активации (Еа) в уравнении Арре-
ниуса имеет точное значение для каждой химической реак-
ции и определяется природой реагирующих веществ.
Энергия активации – избыточная энергия, которой
должны обладать молекулы для того, чтобы их столкнове-
ние могло привести к образованию нового вещества. Необ-
ходимо отметить, что энергия активации –это «избыточ-
ная» часть полной энергии системы, складывающейся из
кинетической и потенциальной энергий системы. Молеку-
лы, обладающие такой энергией, называются активными
молекулами. Физический смысл энергии активации хими-
ческой реакции можно продемонстрировать графиком из-
менения потенциальной энергии в ходе химической реак-
ции (рис. 1).
Для того чтобы произошла реакция, необходимо снача-
ла преодолеть отталкивание электронных оболочек моле-
кул, разорвать или ослабить связи между атомами исход-
ных веществ. На это надо затратить определенную энер-
гию. Если энергия сталкивающихся молекул достаточна, то
столкновение может привести к перестройке атомов и к
образованию молекулы нового вещества. При разрыве или
ослаблении связей между атомами в молекулах исходные
вещества переходят в неустойчивое промежуточное со-
стояние, характеризующееся большим запасом энергии.
