27. Факторы, влияющие на скорость реакции: концентрация (закон действующих масс), температура (правило Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса), катализатор.

Катализаторами называют вещества, изменяющие скорость химических реакций. Одни катализаторы сильно ускоряют реакция – положительный катализ, или просто катализ, другие – замедляют – отрицательный катализ. Химические реакции протекающие при участии катализаторов, называют каталитическими. Сам катализатор в реакциях не расходуется и в конечные продукты не входит. Различают два вида катализа – гомогенный (однородный) и гетерогенный (неоднородный) катализ. При гомогенном катализе реагирующие вещества и катализатор образуют однофазную систему – газовую или жидкую, между катализатором и реагирующими веществами отсутствует поверхность раздела (например, каталитическое разложение пероксида водорода в присутствии раствора солей). При гетерогенном катализе реагирующие вещества и катализатор образуют систему из разных фаз. В этом случае между катализатором и реагирующими веществами существует поверхность раздела. Обычно катализатор – твердое вещество, а реагирующие вещества – газы или жидкости (например, окисление аммиака (газообразная фаза) в присутствии платины (твердая)). Все реакции при гетерогенном катализе протекают на поверхности катализатора. Поэтому активность твердого катализатора зависит и от свойств его поверхности (размера, химического состава, строения и состояния). Закон действующих масс. Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ: v=kc_A*c_B, где c_A и c_B - концентрации вещества А и В, моль/л; k – коэффициент пропорциональности, называемой константой скорости реакции. При повышении температуры в значительной степени увеличивается скорость химических реакций. Это увеличение можно характеризовать при помощи температурного коэффициента скорости реакции γ, который представляет собой отношение констант скоростей при из минении температуры на 10º: γ=К_t+10º/К_t, где К_t+10º - константа скорости реакции при t+10º; К_t, - константа скорости реакции при температуре tº. По приближенному правилу (эмпирическое правило Вант-Гоффа) повышение температуры на 10º вызывает увеличение скорости реакции примерно в 2-4 раза. Более точно зависимость скорости реакции от температуры выражается уравнением Аррениуса: lg(K₂/K₁)=E/2,303R(1/T₁ – 1/T₂), где К – константы скорости; Е – постоянная, называемая энергией активации; R – газовая постоянная; Т – абсолютная температура. Уравнение показывает, что логарифм отношения констант находится в линейной зависимости от величины, обратной температуре (1/Т). Экспериментальные исследования показывают, что пользуясь уравнением Аррениуса, можно достаточно точно определить действительные изменения скорости реакций с изменением температуры. При добавлении к реагирующей смеси катализаторов происходит резкое изменение скорости химической реакции. Катализаторы могут быть неорганической и органической природы, в том числе биологические катализаторы – ферменты, синтезирующиеся в живых организмах.

28. Простые и сложные реакции. Порядок и молекулярность реакции.

Химические реакции могут быть классифицированы по признаку молекулярности реакции или по признаку порядка реакции. Кроме того, различают такие виды сложных химических реакций: параллельные, последовательные, сопряженные, обратимые, цепные и т.д. Молекулярность реакции определяется числом молекул, вступающих в химическое взаимодействие в элементарном акте реакции. По этому признаку реакции делятся на мономолекулярные, бимолекулярные и тримолекулярные. К мономолекулярным реакциям относятся реакции, в элементарном акте которых участвует только одна молекула вещества. Например, диссоциация молекул брома (Br₂→2Br), а также реакции, связанные с внутримолекулярными перегруппировками; процессы радиоактивного распада атомных ядер. К бимолекулярным реакциям относятся такие, в элементарном акте которых принимают участие 2 молекулы одинаковой или различной природы. Например, реакция образования йодистого водорода из водорода и йода (H₂+I₂→2HI). К тримолекулярным реакциям относятся реакции, в элементарном акте которых участвуют 3 молекулы. Например, 2NO+H₂→N₂O+H₂O. Подобные реакции встречаются редко. Порядок определяется по применимости к ним тех или иных форм уравнений кинетики реакций. Порядок реакции равен молекулярности такой реакции, кинетическим уравнением которой она может быть представлена. По этому признаку реакции делятся на реакции первого, второго и третьего порядков; следует отметить, что порядок реакции чаще всего не совпадает с ее молекулярность. Примером может служить реакция гидролиза уксусноэтилового эфира или тростникового сахара в разбавленном водном растворе: CH₃COOC₂H₅+ H₂O→CH₃COOH+C₂H₅OH; C₁₂H₂₂O₁₁+H₂O→ C₆H₁₂O₆+C₆H₁₂O₆. В приведенных реакциях концентрация воды изменяется ничтожно мало, и скорость реакции будет зависеть только от изменения концентрации эфира или тростникового сахара. В результате кинетика этих бимолекулярных реакций соответствует уравнению кинетики мономолекулярных реакций, т.е. они являются реакциями первого порядка. Скорость первого порядка при определении ее по исчезновению исходного вещества определяется соотношением V=--dC/dt. Скорость второго порядка может быть представлена так V=KC². Порядок реакций нередко бывает дробным. Это, отмечается для реакций, проходящих последовательно. Порядок реакций может быть установлен различными способами. Можно найти период полупревращения и затем путем подстановки в уравнения кинетики установить соответствие реакции тому или иному порядку. Можно также определить порядок реакции графически. В случае, если концентрации исходных веществ равны, V=KCⁿ , где n - порядок реакции.