Чинники, що впливають на швидкість хімічної реакції
1)
Природа реагуючих речовин.
2) Агрегатний
стан реагуючих речовин.
3) Концентрація
реагуючих речовин.
Основний закон
хімічної кінетики — закон діючих
мас для швидкості хімічних реакцій:
швидкість хімічної реакції за сталої
температури пропорційна добутку
концентрацій реагуючих речовин.
Для
реакції 
:
,
де
k — коефіцієнт; 
і 
—
концентрації реагуючих речовин
(моль/л).
4) Площа поверхні зіткнення
реагуючих речовин.
Ця залежність
справедлива для гетерогенних систем
за участю твердих речовин.
5) Зміна
температури.
Залежність швидкості
реакції від температури описується правилом
Вант-Гоффа: при підвищенні температури
на кожні 10 °С швидкість більшості реакцій
збільшується у 2—4 рази.
,
де
—
температурний коефіцієнт.
6) Для газів
— тиск у системі.
7) Наявність
каталізаторів.
Зако́н ді́ючих мас (рос. закон действующих масс; англ. mass action law; нім. Massenwirkungsgesetz n) —
1) У хімічній
термодинаміці:
для реакції
де 
—
символи хімічних речовин, що беруть
участь у реакції, 
— стехіометричні
коефіцієнти,
концентрації (активності) реагентів 
у
стані хімічної рівноваги задовольняють
залежність
де 
— константа
хімічної рівноваги.
Наприклад, при хімічній реакції з вихідними реагентами A та B і продуктами реакції С та D, формула якої має вигляд
A + B = C + D,
закон діючих мас записується:
.
2) У хімічній
кінетиці:
швидкість елементарної гомогенної
реакції, для якої молекулярність
збігається з порядком, при сталій
температурі є прямопропорційною
добуткові концентраційреактантів у
степенях, що дорівнюють стехіометричним коефіцієнтам
речовин у рівнянні реакції:
де 
-
коефіцієнт пропорційності.
Закон діючих мас встановили Като Максиміліан Гульдберґ і Петер Вааґе в 1860-1870 роках.
Теорія
В стані хімічної рівноваги при фіксованій температурі й тиску вільна енергія Гібса повинна мати мінімальне значення, тому
.
Виходячи з рівнянь реакції
,
а тому
де 
- хімічний
потенціал i-го
реагента. Це рівняння є загальною формою
запису закону, часткову форму якого
можна отримати, виразивши хімічні
потенціали через концентрації.
,
де 
-
парціальний тиск, а 
-
певна функція від термператури. Парціальні
тиски кожної з речовин, що беруть участь
у реакції, пропорційні їхнім концентраціям.
Після нескладних перетворень можна
отримати
.
Стала хімічної рівноваги не залежить від початкової концентрації реагентів, а визначається лише тиском і температурою.
V = k·[A]a·[B]b, де k - константа швидкості хімічної реакції; залежить від температури і природи реагуючих речовин.
18. Правило Вант-Гоффа — емпіричне правило, яке дозволяє в першому наближенні оцінити вплив температури на швидкість протікання хімічної реакції в невеликому температурному інтервалі (зазвичай від 0 °C до 100 °C). Я. Г. Вант-Гофф на основі багатьох експериментів сформулював наступне правило:
При збільшенні температури на кожні 10 градусів константа швидкості гомогенної елементарної реакції збільшується в два-чотири рази. |
Правило
описується наступним рівнянням:
З
рівняння Вант-Гоффа температурний
коефіцієнт вираховується за формулою:
Рівняння
Арреніуса встановлює
залежність константи швидкості хімічної
реакції 
від температури 
.
де 
характеризує
частоту зіткнень реагуючих
молекул, 
— універсальна
газова стала.
19.
Енергія
активації -
характерний параметр процесів,
зокрема хімічних реакцій, кінетика
яких описується рівнянням Арреніуса.
де 
-
енергія активації, R - газова стала,
T - температура, A - певний передекспоненційний
множник, який слабо залежить від
температури.
Енергія активації описує потенціальний бар'єр, який повинні подолати частинки для того, щоб реакція відбулася. При підвищенні температури, доля частинок із кінетичною енергією, достатньою для подолання бар'єру збільшується. Енергія активації вимірюється зазвичай у кДж/моль або ккал/моль.
20. Гомогенний каталіз
Гомогенний каталіз може протікати у газоподібній чи рідкій фазах при відповідному стані каталізатора. На перший план виходять умови перебігу реакцій: концентрації реагентів, температура, тиск, інтенсивність перемішування. Механізм гомогенного каталізу полягає в утворенні між реагентами та каталізатором малостійких проміжних сполук, що існують у тій самій фазі і після розпаду яких каталізатор регенерується.
За механізмом розрізняють іонні, радикальні та молекулярні каталітичні реакції. Механізм іонного каталізу полягає в обміні протонами між каталізатором та реагентами, який супроводжується внутрішньомолекулярними перетвореннями. При радикальному механізмі, коли каталізатор лише ініціює ланцюгову реакцію, швидкість процесу не пропорційна концентрації каталізатора.