5.1. Основной закон химической кинетики. Порядок и молекулярность реакции

Химические реакции, как правило, протекают по сложному механизму в несколько стадий, которые могут сильно различаться по своим скоростям. Самая медленная стадия химической реакции определяет скорость процесса и называется лимитирующей. Лимитирующая стадия может быть одна, а в некоторых случаях таких стадий может быть несколько, когда две или несколько стадий протекают с одинаковыми скоростями.

Для элементарной реакции

основной закон химической кинетики или закон действующих масс формулируется:

скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций молекул реагирующих веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции

и выражают уравнением

где – константа скорости реакции.

Сумму стехиометрических коэффициентов , выражающих число молекул, принимающих участие в единичном акте химического превращения, называют молекулярностью химической реакции. Молекулярность реакции может быть равна только целому числу: 1, 2 и реже 3.

Для сложной реакции закон химической кинетики имеет вид:

, (3)

где , – эмпирические коэффициенты, которые называются частными порядками химической реакции.

Сумму частных порядков – называют порядком химической реакции. Частные порядки и общий порядок реакции определяются экспериментально и могут совпадать со стехиометрическими коэффициентами только для элементарных реакций, т.е. реакций, протекающих в одну стадию. Порядок реакции может принимать значения целые от 1 до 3-х, дробные и может быть равен нулю.

Константа скорости химической реакции имеет смысл удельной скорости химической реакции, т.е. скорости при концентрациях реагирующих веществ, равных 1. Константа скорости химической реакции не зависит от концентрации реагирующих веществ, а определяется только природой этих веществ, характером химического превращения и температурой процесса.