Основные представления и законы химической кинетики. Теоретические основы кинетики гомогенных реакций. Миттова И.Я - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

11
быть выделены из системы в форме индивидуального вещества, то это –
промежуточный продукт.
Механизм сложной химической реакции – совокупность элементарных
стадий , обеспечивающих протекание данного химического превращения.
В более общем случае механизм – это совокупность стадий , из которых
складывается химическая реакция . Это можно назвать схемой реакций (каж -
дая стадия может быть сложной ). Количественные характеристики и законо-
мерности протекания химических реакций во времени неразрывно связаны с
их механизмом . Этим кинетические характеристики отличаются от термоди-
намических : ΔG, ΔH, Δ S и т.д. – функции состояния , не зависящие от пути
процесса. Именно поэтому химическая кинетика – учение о механизме хи-
мического процесса и закономерностях его протекания во времени.
Формальная кинетика реакций
Рассмотрим скорость химической реакции.
В закрытой системе:
ν
1
A
1
+ ν
2
A
2
→ ν
3
A
3
+ ν
4
A
4
χ
νννν
d
dndndndn
===−=−
4
4
3
3
2
2
1
1
Скорость образования или расходования данного компонента:
i
i
dn
Vdt
υ= ,
где V – объем реакционного пространства. Между скоростями образования и
расходования – аналогичное соотношение:
1111
1234
1234
dndndndnd
VdtVdtVdtVdtvdt
−−−−
χ
−ν=ν=ν=ν=
1
i
i
dnd
−
χ
ν=
не зависит от выбора реагентов и является однозначной ха-
рактеристикой скорости реакции в целом
i
i
dn
Vdt
υ=
ν
Скорость по данному компоненту: υ
i
= ν
i
υ.
Для гетерогенной реакции:
i
i
dn
Sdt
υ=
ν
, где S – площадь поверхности
раздела фаз .
Принцип независимости протекания реакций
Элементарным химическим актом называется взаимодействие частиц
( молекул , радикалов , и т.д.), в результате которого образуются новые части-
цы продуктов реакции или промежуточных соединений . Число молекул ,
участвующих в элементарном химическом акте – молекулярность .
Число элементарных актов превращения по сравнению с числом столк-
новений молекул в единице объема невелико, а совершаются они за относи -
тельно короткий отрезок времени (10
-11
с). Поэтому можно считать , что каж -
дый из них протекает независимо. Следовательно, если в системе имеет ме-
                                           11
бы ть вы дел ены из систем ы в ф орм е индивидуал ь ного вещ ества, то это –
пром еж уточны й продукт.
     Механизм сл ож ной хим ической реакции – совокупность эл ем ентарны х
стадий, обеспечиваю щ их протеканиеданного хим ического превращ ения.
     В бол ееобщ ем сл учаем еханизм – это совокупность стадий, из которы х
скл ады вается хим ическая реакция. Э то м ож но назвать схем ой реакций (каж -
дая стадия м ож ет бы ть сл ож ной). К ол ичественны ехарактеристики и законо-
м ерности протекания хим ических реакций во врем ени неразры вно связаны с
их м еханизм ом . Э тим кинетическиехарактеристики отл ичаю тся от терм оди-
нам ических: Δ G, Δ H, Δ S и т.д. – ф ункции состояния, не зависящ ие от пути
процесса. И м енно поэтом ухим ическая кинетика – учение о м еханизм е хи-
м ического процессаи законом ерностях его протекания во врем ени.

                          Фор м альная кине т ика р е акций
         Рассм отрим скорость хим ической реакции.
         В закры той систем е:
                                 ν1A1 + ν 2A2 → ν3A3 + ν4A4
                               dn 1     dn 2   dn 3   dn 4
                           −        = −      =      =      = dχ
                               ν1       ν2     ν3     ν4
                                                                   dni
         С корость образования ил и расходования данного ком понента: υi =
                                                                       ,
                                                                   Vdt
гдеV – объем реакционного пространства. Меж дускоростям и образования и
расходования – анал огичноесоотношение:
     dn        dn        dn        dn   dχ
−ν1−1 1 = ν 2−1 2 = ν 3−1 3 = ν −41 4 =
     Vdt       Vdt       Vdt       Vdt vdt
         dni   dχ
ν i− 1       =    не зависит от вы бора реагентов и явл яется однозначной ха-
         Vdt Vdt
                                                   dni
рактеристикой скорости реакции в цел ом υ =
                                                  νiVdt
         С корость по данном уком поненту: υi = νiυ.
                                            dn i
         Д л я гетерогенной реакции: υ =           , где S – пл ощ адь поверхности
                                           ν i Sdt
раздел аф аз.

                  П р инцип не зав исим ост и пр оте кания р е акций
      Э л ем ентарны м хим ическим актом назы вается взаим одействие частиц
(м ол екул , радикал ов, и т.д.), в резул ь тате которого образую тся новы ечасти-
цы продуктов реакции ил и пром еж уточны х соединений. Ч исл о м ол екул ,
участвую щ их в эл ем ентарном хим ическом акте– м ол екул ярность .
      Ч исл о эл ем ентарны х актов превращ ения по сравнению с числ ом стол к-
новений м ол екул в единице объем а невел ико, а совершаю тся они за относи-
тел ь но короткий отрезок врем ени (10 -11 с). П оэтом ум ож но считать , что каж -
ды й из них протекает независим о. С л едовател ь но, есл и в систем е им еет м е-

Страницы