ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНтСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Волжский политехнический институт (филиал)

государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «волгоградский государственный технический университет»

Кафедра «химия и общая химическая технология»

Е. А. Перевалова, О. А. Панюшкина

Основы кинетики химических реакций

Методические указания к лабораторному практикуму

Волгоград

2010

УДК 546

Рецензент

Канд. Хим. Наук, доцент о.М. Иванкина

Издается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

Основы кинетики химических реакций: метод. указания/ сост. Е. А. Перевалова, О. А. Панюшкина; ВПИ (филиал) ВолгГТУ.- Волгоград, 2010. – 27 с.

В методических указаниях рассмотрены основные вопросы кинетики химических реакций, описан ход выполнения лабораторной работы по химической кинетике, приведены примеры решения кинетических задач.

Предназначены для студентов бакалавриата, обучающихся по направлениям: 552100 "Эксплуатация транспортных средств", 200500 « Метрология, стандартизация и сертификация», направлению 552900 « Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», специальностям: 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств», 170500 «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов».

 Волгоградский государственный

технический университет, 2010

 Волжский политехнический

институт, 2010

1. Основные понятия химической кинетики

Скорость химической реакции равна изменению количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства.

В зависимости от типа химической реакции (гомогенной или гетерогенной) меняется характер реакционного пространства.

Гомогенной реакцией называется реакция, протекающая в однородной среде (в одной фазе). Реакционным пространством гомогенных реакций является объем, заполненный реагентами. Так как отношение количества вещества к единице объема называется концентрацией С, то скорость гомогенной реакции равна изменению концентраций исходных веществ или продуктов реакции во времени:

.

Гетерогенные реакции протекают на границе раздела фаз, например, твердой и жидкой, твердой и газообразной. Поэтому, для гетерогенных реакций скорость реакции измеряется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции в единицу времени на единице площади поверхности раздела фаз :

. .

Различают среднюю и мгновенную скорости реакции.

Мгновенная (истинная) скорость реакции – это скорость реакции в данный момент времени:

. (1)

Мгновенная скорость реакции в любой момент времени определяется тангенсом угла наклона  касательной к кривой зависимости концентрации от времени в соответствующий момент времени.

С

С

продукт

реагент

τ ₂

τ ₁

τ

Рис.1

Средняя скорость реакции – изменение концентраций реагента или продукта за определенный промежуток времени.

.

Знак "-" в правой части уравнения появляется по следующей причине. По мере протекания реакции (τ₂ – τ₁ > 0) концентрация реагентов убывает, следовательно, С₂ – С₁ < 0, а так как скорость реакции всегда положительна, то перед дробью следует поставить знак "-".

Обычно для реакций, протекающих в газах или растворах, концентрации реагентов выражают в моль/л, а скорость реакции – в моль/(лс).

В ходе реакции изменяются концентрации всех исходных веществ и продуктов реакции. Если у всех реагентов одинаковые стехиометрические коэффициенты и они взяты в эквивалентных соотношениях, то изменения их концентраций (по модулю) во времени также одинаково.

Например, для реакции CO + H₂O _(г) = CO₂ + H₂:

,

На скорость реакции влияют многие факторы: концентрация реагентов, температура, природа реагирующих веществ, катализаторы, внешние воздействия.