25. Гомогенні і гетерогенні системи. Швидкість гомогенної хімічної реакції.

При розгляді питання про швидкість реакції необхідно розрізняти реакції, що протікають в гомогенної системі (гомогенні реакції), і реакції, які у гетерогенній системі (гетерогенні реакції).  Системою у хімії прийнято називати розглядається речовина або сукупність речовин. При цьому системі протиставляється зовнішнє середовище - речовини, що оточують систему. Зазвичай система фізично відокремлена від середовища.  Розрізняють гомогенні і гетерогенні системи. Гомогенної називається система, що складається з однієї фази, гетерогенної-система, що складається з декількох фаз. Фазою називається частина системи, відокремлена від інших її частин поверхнею розділу, при переході через яку властивості змінюються стрибком.  Прикладом гомогенної системи може служити будь-яка газова суміш (всі гази при не дуже високих тисках необмежено розчиняються один в одному), хоча б суміш азоту з киснем.  Іншим прикладом гомогенної системи може служити розчин декількох речовин в одному розчиннику, наприклад розчин хлориду натрію, сульфату магнію, азоту і кисню у воді. У кожному з цих двох випадків система складається тільки з однієї фази.  В якості прикладів гетерогенних систем можна навести такі системи: вода з льодом, насичений розчин з осадом, вугілля і сірка в атмосфері повітря. В останньому випадку система стоїть з трьох фаз: двох твердих і однієї газової.  Якщо реакція протікає в гомогенної системі, то вона йде в усьому обсязі цієї системи. Наприклад, при зливанні (і перемішуванні) розчинів сірчаної кислоти і тіосульфату натрію помутніння, викликаного появою сірки, спостерігається у всьому об'ємі розчину:  H ₂ SO ₄ + Na ₂ S ₂ O ₃ = Na ₂ SO ₄ + Н ₂ О + SO ₂ (випаровується) + S (в осад)  Якщо реакція протікає між речовинами, які утворюють гетерогенну систему, то вона може йти тільки на поверхні розділу фаз, що утворюють систему. Наприклад, розчинення металу в кислоті  Fe + 2НС1 = FeCl ₂ + H ₂ (випаровується)  може протікати тільки на поверхні металу, тому що тільки тут стикаються один з одним обидва реагують речовини. У зв'язку з цим швидкість гомогенної реакції та швидкість гетерогенної реакції визначаються різному.  Швидкість гетерогенної і гомогенної реакції  Швидкістю гомогенної реакції називається кількість речовини, що вступає в реакцію або утворюється при реакції за одиницю часу в одиниці об'єму системи.  Швидкістю гетерогенної реакції називається кількість речовини, що вступає в реакцію або утворюється при реакції за одиницю часу на одиниці площі поверхні фази.  Обидва ці визначення можна записати в математичній формі. Введемо позначення:  u _гомог - швидкість реакції в гомогенної системі;  u _{гетерог} - швидкість реакції в гетерогенній системі;  n - число молей якої-небудь із виходять при реакції речовин;  V - об'єм системи;  t - час;  S - площа поверхні фази, на якій протікає реакція;  D - знак збільшення (Dn = n ₂ - n _1; Dt = t ₂ - t _1).  Тоді:  u _гомог = Dn / (V Dt);  u _{гетерог} = Dn / (S Dt).  Перше з цих рівнянь можна спростити. Відношення кількості речовини (n) до об'єму (V) системи являє собою молярну концентрацію (С) даної речовини: n / V = ​​C, звідки Dn / V = ​​DС і остаточно:  u _гомог = DС / Dt  Останнє рівняння є математичним виразом іншого визначення швидкості реакції в гомогенної системі: швидкістю реакції в гомогенної системі називається зміна концентрації будь-якої з речовин, що вступають у реакцію або утворюються при реакції, що відбувається за одиницю часу.  Як вже говорилося, при практичному використанні хімічних реакцій дуже важливо знати, з якою швидкістю буде протікати дана реакція в тих чи інших умовах, і як потрібно змінити ці умови для того, щоб реакція протікала з необхідною швидкістю. Розділ хімії, що вивчає швидкості хімічних реакцій, називається хімічною кінетикою.  До найважливіших факторів, що впливає на швидкість реакції, відносяться наступні: природа реагуючих речовин, їх концентрації, температура, присутність у системі каталізаторів. Швидкість деяких гетерогенних реакцій залежить також від інтенсивності руху рідини чи газу біля поверхні, на якій відбувається реакція.