21) Закон действующих масс для определения скорости химических реакций (для гомогенных и гетерогенных процессов).

Скорость реакции в какой-то конкретный момент времени подчиняется закону действующих масс, который был экспериментально открыт и теоретически обоснован в середине 19 века и получил свое название от термина действующая масса, это синоним современного понятия концентрация

А+В АВ

Рассмотрим взаимодействие вещества А и В в некотором объеме. Любая реакция происходит после столкновения молекул. В какой-то конкретной точке существует вероятность нахождения молекул вещества А и вещества В, которая пропорциональна их молярной концентрации.

- вероятность нахождения ;

ω- показывает долю молекул вещества А, находящегося в конкретной точке.

Вероятность нахождения обоих этих веществ в точке столкновения определяется произведением этих вероятностей

Поскольку только часть столкновений приводит к химической реакции, то скорость образования вещества АВ будет определяться следующим образом.

- коэффициент , показывающий общую долю сталкивающихся молекул.

k – коэффициент пропорциональности, который называют константой скорости. Для учета количества молей, участвующих в реакции k

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степени их стехиометрических коэффициентов.

Это определение относится к гомогенным реакциям. Если реакция гетерогенная, то в уравнение закона действующих масс входят только жидкие и газообразные реагенты, твердые исключаются, считается что их концентрация не изменяется.

З.Д.М. безусловно выполняется только для элементарных химических реакций, протекающих в одну стадию, в других случаях , фактическая и теоретическая вычисленная совпадают редко.

22) Молекулярность и порядок химических реакций.

Молекулярность реакции – минимальное число молекул, участвующих в элементарном химическом процессе, по молекулярным элементам химические реакции делятся на: мономолекулярные А бимолекулярные А+В тримолекулярные А+В+С

Если реакция протекает последовательно через несколько гомогенных или гетерогенных элементарных стадий, то суммарная скорость всего процеса определяется самой медленной его частью.

Молекулярность в этом случае заменяется другим понятием-порядок реакции- это суммарный показатель при концентрации реагирующих веществ. х=а+в

Уравнения, связанные с расчетом скорости, называются кинетическими. Кинетическое уравнение для элементарных реакций совпадает с уравнением реакции закона действующих масс. В этом случае молекулярность и порядок реакции совпадают. Для упрощения расчета скорости реакции, концентрацию вещества , взятого в избытке не учитывают (она считается постоянной), поэтому расчет ведут только по изменению концентрации вещества, находящегося в малой концентрации.

Для бимолекулярной реакции порядок будет понижаться до первого порядка.

23) Влияние температуры и энергии активации на скорость химических реакций. Эмпирическое уравнение Вант-Гоффа.

Правило Вант-Гоффа: повышение температуры ускоряет большинство химических реакций. Согласно правилу Вант-Гоффа при повышении температуры на 10 К скорость многих реакций увеличивается в 2-4 раза.

где и – скорости реакции при температурах Т2 и Т1, – коэффициент, значение которого для эндотермических реакции выше, чем для экзотермической реакции. Для многих реакций γ лежит в пределах 2-4. Это уравнение можно использовать лишь для расчетов при температурах, близких к комнатным, иначе их точность не очень высока.

При Т=const, скорость реакции определяет энергия активации, чем больше Еа, тем меньше число активных молекул и реакция протекает медленнее. При уменьшении энергии активации, скорость увеличивается, а при Еа=0 протекает мгновенно.

Величина Еа характеризует природу реагирующего вещества и определяется экспериментально из зависимости константы скорости при разных температурах. K=f(T)