18. Определение скорости химической реакции в гомогенных и гетерогенных системах.

Скорость химической реакции - число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени, в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности (для гетерогенных реакций) раздела фаз. Элементарный акт реакции состоит в таком соударении и дальнейшем взаимодействии молекул, таком перераспределении электронной плотности, образовании новых и разрыве старых химических связей, когда образуются новые по составу и строению вещества. Различают гомогенные и гетерогенные системы. Гомогенной называется система, состоящая из одной фазы. Гетерогенной — система, состоящая из нескольких фаз. Фазой называется часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства системы изменяются скачком. Примером гомогенной системы может служить любая газовая смесь (все газы при не очень высоких давлениях неограниченно растворяются друг в друге), хотя бы смесь азота с кислородом. Другим примером гомогенной системы может служить раствор хлорида натрия, сульфата магния, азота и кислорода в воде. В каждом из этих двух случаев система состоит только из одной фазы: из газовой фазы в первом примере и из водного раствора во втором. Если реакция протекает в гомогенной системе, то она идет во всем объеме этой системы. Например, при сливании (и перемешивании) растворов серной кислоты и тиосульфата натрия помутнение, вызываемое появлением серы, наблюдается во всем объеме раствора: +SH2SO4+Na2S2O3= Na2SO4+Н2O+SO2 Если реакция протекает между веществами, образующими гетерогенную систему, то она может идти только на поверхности раздела фаз, образующих систему. Например, растворение металла в кислоте: Fe+2HCl=FeCl2 + H2 может протекать только на поверхности металла, потому что только здесь соприкасаются друг с другом оба реагирующих вещества. В связи с этим скорость гомогенной реакции и скорость гетерогенной реакции определяются различно, Скорость гомогенной реакции определяется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единице объёма системы.

Скорость гетерогенной реакции определяется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на единице поверхности фазы.

Гомогенные- протекают во всем объеме фазы.

где Vгхр-скорость гомоген.хим.реакц.; n2-конечное количество вещества; n1- начальное количество вещества; Т-время; V-объем фазы; ед.измерения [моль/л*с]

Гомогенные- происходят на поверхности раздела двух фаз.

- изменение кол-ва вещ-ва; изм.площади поверхности; изм. времени. Единица измерения [моль/м2*с]

19.Зависимость скорости химической реакции от концентраций реагирующих веществ. Закон действия масс.

Необходимым условием того, чтобы между частицами(атомами, молекулами, ионами) исходных веществ произошло химич.взаимодействие, является их столкновение друг с другом. Т.е. частицы должны сблизиться друг с другом настолько,что чтобы атомы одной из них испытывали бы действие электрических полей, создаваемых атомами другой. Только при этом станут возможны те переходы электронов и перегруппировки атомов, в результате которых образуются молекулы новых веществ-продуктов реакции. Поэтому скорость реакции пропорциональна числу соударений, которые претерпевают молекулы реагирующих веществ. Число соударений тем больше, чем выше концентрация каждого из исходных веществ,т.е. чем больше произведение концентраций реагирующих веществ. Так, скорость элементарной реакции А+В=С пропорциональна произведению концентрации вещества А на концентрацию вещества В,т.е. вероятности столкновения частиц. Обозначая концентрации веществ А и В соответственно через с_А и с_{В можно записать V= K*} с_А * с_В

Где V- скорость хим.реакции; K – константа скорости реакции, не зависит от концентрации веществ, но зависит от их природы и температуры; с_А и с_В – концентрации реагентов.

Полученное соотношение выражает закон действия масс для хим.реакции, протекающей при столкновении двух частиц (К.Гульдберг и П.Вааге, 1867г.):

-для реакций, происходящих при соударении двух частиц, скорость прямопропорциональна концентрациям этих частиц(вещ-в).

Закон действующих масс справедлив лишь для наиболее простых по своему механизму реакций, протекающих в газах или растворах. Часто уравнение реакции не отражает ее механизма. Сложные реакции можно представить как совокупность простых процессов, протекающих последовательно или параллельно. Закон действующих масс справедлив для каждой отдельной стадии реакции, но не для всего взаимодействия в целом. Та стадия процесса, скорость которой минимальна, лимитирует (определяет) скорость реакции, в общем. Поэтому закон действующих масс для лимитирующей стадии процесса приложим и ко всей реакции в целом. В качестве примера приложения закона действия масс можно привести уравнение зависимости скорости реакции окисления оксида азота (II) от концентраций NO и O2: 2NO + O2= 2NO2