ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
1. Краткие теоретические сведения
1.1. Химическая кинетика
Химической кинетикой называют учение о скорости
химических реакций и зависимости ее от различных фак-
торов – природы и концентрации реагирующих веществ,
температуры, присутствия катализаторов и др.
Реакция может протекать в объеме фазы (гомогенно)
или на границе раздела фаз (гетерогенно). Гомогенными
реакциями являются, например, процессы в растворах га-
зов, жидкостей; гетерогенными – реакции на границе газ –
твердое вещество, жидкость – твердое вещество, жидкость
– газ.
Скоростью гомогенной реакции называют измене-
ние концентрации реагирующих веществ или продуктов
реакции в единицу времени. Концентрацию принято выра-
жать в моль/л, время – в сек. Размерность скорости реак-
ции моль/л
.
мин.
При химическом взаимодействии концентрация каж-
дого из исходных веществ уменьшается во времени, а кон-
центрация каждого из продуктов реакции возрастает
(С
2
> С
1
, ∆С > 0).
Различают среднюю и истинную (или мгновенную)
скорость реакции. Средняя скорость V равна отношению
∆С/∆τ (∆С = С
2
- С
1
; ∆τ = τ
2
- τ
1
). Чтобы величина скорости
всегда была положительной, перед дробью ставят знаки ±:
τ
∆
∆
±=
C
V
.
Истинная скорость химической реакции
ист
v опреде-
ляется пределом, к которому стремится отношение ∆С/∆τ
при
∆τ→0, т.е. производной концентрации по времени:
4
τ
d
dc
V
ист
±=
К важнейшим факторам, влияющим на скорость реак-
ции, относятся следующие: природа реагирующих ве-
ществ, их концентрация, температура, присутствие катали-
затора.
Зависимость скорости реакции от концентрации
реагирующих веществ определяется законом действия
масс (ЗДМ): при постоянной температуре скорость хими-
ческой реакции прямо пропорциональна произведению
концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях,
равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении
реакции. Согласно ЗДМ для реакции в общем виде
аА + вВ = dD + eE,
где А, В, Д, Е – формулы веществ, а а, в, d, e - стехиомет-
рические коэффициенты, можно написать
[
]
[
]
вa
BAКV = (1)
В выражении (1) к– коэффициент пропорционально-
сти, называемый константой скорости реакции; [А] и [В] –
молярные концентрации веществ.
Скоростью гетерогенной реакции называют коли-
чество вещества, вступающего в реакцию или образующе-
гося при реакции за единицу времени на единице поверх-
ности фазы:
,
1
Sd
dn
V
ист
⋅±=
τ
где
n - число молей исходного вещества или продукта
реакции;
τ - время; S – площадь поверхности фазы, на ко-
торой протекает реакция. Размерность скорости реакции –
моль/м
2
⋅ мин.
В гетерогенных реакциях наряду с собственно хими-
ческими превращениями имеются стадии переноса ве-
ществ. Например, в случае гетерогенной реакции
3 4
1. Краткие теоретические сведения dc
Vист = ±
dτ
1.1. Химическая кинетика К важнейшим факторам, влияющим на скорость реак-
ции, относятся следующие: природа реагирующих ве-
Химической кинетикой называют учение о скорости ществ, их концентрация, температура, присутствие катали-
химических реакций и зависимости ее от различных фак- затора.
торов – природы и концентрации реагирующих веществ, Зависимость скорости реакции от концентрации
температуры, присутствия катализаторов и др. реагирующих веществ определяется законом действия
Реакция может протекать в объеме фазы (гомогенно) масс (ЗДМ): при постоянной температуре скорость хими-
или на границе раздела фаз (гетерогенно). Гомогенными ческой реакции прямо пропорциональна произведению
реакциями являются, например, процессы в растворах га- концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях,
зов, жидкостей; гетерогенными – реакции на границе газ – равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении
твердое вещество, жидкость – твердое вещество, жидкость реакции. Согласно ЗДМ для реакции в общем виде
– газ. аА + вВ = dD + eE,
Скоростью гомогенной реакции называют измене- где А, В, Д, Е – формулы веществ, а а, в, d, e - стехиомет-
ние концентрации реагирующих веществ или продуктов рические коэффициенты, можно написать
реакции в единицу времени. Концентрацию принято выра-
V = К [A] [B ]
a в
(1)
жать в моль/л, время – в сек. Размерность скорости реак-
ции моль/л.мин. В выражении (1) к– коэффициент пропорционально-
При химическом взаимодействии концентрация каж- сти, называемый константой скорости реакции; [А] и [В] –
дого из исходных веществ уменьшается во времени, а кон- молярные концентрации веществ.
центрация каждого из продуктов реакции возрастает Скоростью гетерогенной реакции называют коли-
чество вещества, вступающего в реакцию или образующе-
(С2 > С1, ∆С > 0).
гося при реакции за единицу времени на единице поверх-
Различают среднюю и истинную (или мгновенную)
ности фазы:
скорость реакции. Средняя скорость V равна отношению
dn 1
∆С/∆τ (∆С = С2 - С1; ∆τ = τ2 - τ1). Чтобы величина скорости Vист = ± ⋅ ,
dτ S
всегда была положительной, перед дробью ставят знаки ±:
где n - число молей исходного вещества или продукта
∆C
V =± . реакции; τ - время; S – площадь поверхности фазы, на ко-
∆τ торой протекает реакция. Размерность скорости реакции –
Истинная скорость химической реакции vист опреде- моль/м2 ⋅ мин.
ляется пределом, к которому стремится отношение ∆С/∆τ В гетерогенных реакциях наряду с собственно хими-
при ∆τ→0, т.е. производной концентрации по времени: ческими превращениями имеются стадии переноса ве-
ществ. Например, в случае гетерогенной реакции
