Билет № 19
Химическая кинетика. Классификация химических реакций. Скорость реакции. Молекулярность, стехиометрия, порядок.
Химическая кинетика или кинетика химических реакций — раздел физической химии, изучающий закономерности протекания химических реакций во времени, зависимости этих закономерностей от внешних условий, а также механизмы химических превращений.
Классификация химических реакций: По фазовому составу реагирующей системы
Гомогенные гомофазные реакции. В реакциях такого типа реакционная смесь является гомогенной, а реагенты и продукты принадлежат одной и той же фазе.
Гетерогенные гетерофазные реакции. В этом случае реагенты находятся в разном фазовом состоянии, продукты реакции также могут находиться в любом фазовом состоянии.
Гетерогенные гомофазные реакции. Такие реакции протекают в пределах одной фазы, однако реакционная смесь является гетерогенной.
Гомогенные гетерофазные реакции. Реагенты и продукты в такой реакции существуют в пределах одной фазы, однако реакция протекает на поверхности раздела фаз.
По типу превращений реагирующих частиц
соединения:
разложения:
замещения:
обмена (тип реакции-нейтрализация):
обмена (тип реакции-обмена):
Скорость химической реакции определяется как количество вещества, образующееся (распадающееся) в единицу времени в процессе химической реакции. Размерность скорости химической реакции: концентрация/время. Например, моль/мин.
,
где X-
субстрат реакции;
,
где P-
продукт реакции.
Скорость химической
реакции, наблюдающаяся в начальный
момент времени, когда существенные
изменения концентрации реагирующих
веществ не успели произойти, называется
начальной скоростью химической реакции
и обозначается
.
Скорость химической реакции, наблюдающуюся
в любой другой момент времени, называют
просто скоростью
Молекулярность элементарной реакции — число частиц, которые, согласно экспериментально установленному механизму реакции, участвуют в элементарном акте химического взаимодействия. Реакции с молекулярностью более трёх неизвестны. Для элементарных реакций, проводимых при близких концентрациях исходных веществ, величины молекулярности и порядка реакции совпадают.
Порядок
химической реакции
Величины
называют порядком реакции по веществу
.
Их сумму называют суммарным порядком
реакции. Порядок реакции является одной
из важнейших характеристик механизма
протекания химической реакции. При этом
величины
могут принимать целочисленные и дробные
значения, а могут быть равны 0. Величины
всегда
неотрицательны. Для простых реакций
(т.е. для реакций, протекающих без
промежуточных соединений) величина
никогда не превышает трех.
Величина отображает механизм протекания химической реакции, в отличие от стехиометрических коэффициентов, отражающих пропорции между реагирующими веществами. Поэтому порядок реакции обычно не равен сумме стехиометрических коэффициентов, отражающих пропорции между реагирующими веществами.
Для простых реакций порядок отражает число активных ударений между молекулами, вступающими в химическую реакцию. Исходя из пространственных соображений, очевидно, что вероятность столкновения более чем трех молекул одновременно близка к нулю. Поэтому элементарные реакции с порядком выше третьего не описаны. Порядок элементарной реакции всегда целочисленный; порядок сложной реакции (содержащей промежуточные соединения) может быть целым и дробным.