26. Залежність швидкості реакції від концентрації реагентів. Закон дії мас.

Необхідною умовою того, щоб між частинками (молекулами, іонами) вихідних речовин відбулося хімічну взаємодію, є їх зіткнення один з одним (зіткнення). Точніше кажучи, частки повинні зблизитися один з одним настільки, щоб атоми однієї з них відчували б дію електричних полів, створюваних атомами іншої. Тільки при цьому стануть можливі ті переходи електронів і перегрупування атомів, в результаті яких утворюються молекули нових речовин - продуктів реакції. Тому швидкість реакції пропорційна числу зіткнень, які зазнають молекули реагуючих речовин.  Число зіткнень, у свою чергу, тим більше, чим вище концентрація кожного з вихідних речовин або, що те ж саме, чим більше твір концентрацій реагуючих речовин. При постійній температурі швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин. Цей закон відкритий досвідченим шляхом К. Гульдберг і П. Вааге (Норвегія) ще в 1867 році.  Набагато рідше реакція здійснюється в результаті одночасного зіткнення трьох реагують часток, в цьому випадку концентрація кожного з реагуючих речовин входить у вираз швидкості реакції в ступені, що дорівнює відповідному коефіцієнту в рівнянні реакції.  Імовірність одночасного зіткнення більш ніж трьох частинок вкрай мала. Тому складні реакції, рівняння яких містять велику кількість частинок, являють собою сукупність послідовно або паралельно протікають процесів, кожен з яких відбувається, як правило, при зіткненні двох частинок або в результаті розпаду окремої частки. У подібних випадках закон дії мас застосуємо тільки до кожної окремої стадії реакції, але не до реакції в цілому.  Величина константи швидкості - k, залежить від природи реагуючих речовин, від температури і від присутності каталізаторів, але не залежить від концентрацій речовин.  Як приклад програми закону дії мас можна навести рівняння залежності швидкості реакції окислення оксиду азоту (II):  2NO + O ₂ = 2NO ₂  від концентрацій NO і O _2:  v = k [NО] ² [О _2]  У випадку гетерогенних реакцій в рівняння закону дії мас входять концентрації тільки тих речовин, які знаходяться в газовій фазі або в розчині. Концентрація речовини, що знаходиться в твердій фазі, звичайно являє собою постійну величину і тому входить до константу швидкості. Наприклад, для реакції горіння вугілля:  С + О ₂ = СО ₂  закон дії мас запишеться так:  v = k ¹ const [О _2]  де k = k ¹ const. 

27. Залежність швидкості реакції від температури. Правило Вант-Гоффа.

Молекулярно-кінетична теорія газів і рідин дає можливість підрахувати число зіткнень між молекулами тих чи інших речовин при певних умовах. Якщо скористатися результатами таких підрахунків, то виявиться, що число зіткнень між молекулами речовин при звичайних умовах настільки велике, що всі реакції повинні протікати практично миттєво. Проте в дійсності далеко не всі реакції закінчуються швидко. Це протиріччя можна пояснити, якщо припустити, що не всяке зіткнення молекул реагуючих речовин призводить до утворення продукту реакції. Для того щоб відбулася реакція, тобто щоб утворилися нові молекули, необхідно спочатку розірвати або послабити зв'язки між атомами в молекулах вихідних речовин. На це треба витратити певну енергію. Якщо зіштовхуються молекули не володіють такою енергією, то зіткнення буде неефективним, і не призведе до утворення нової молекули. Якщо ж кінетична енергія зіштовхуються молекул достатня для ослаблення або розриву зв'язків, то зіткнення може привести до перебудови атомів і до утворення молекули нової речовини.  Надлишкова енергія, якою повинні володіти молекули для того, щоб їх зіткнення могло призвести до утворення нової речовини, називається енергією активації даної реакції. Енергію активації висловлюють в кДж / моль. Молекули, що володіють такою енергією, називаються активними молекулами. Зі зростанням температури число активних молекул зростає. Звідси випливає, що і швидкість хімічної реакції повинна збільшуватися з підвищенням температури. Дійсно, при зростанні температури хімічні реакції протікають швидше. Правило Вант-Гоффа — емпіричне правило, яке дозволяє в першому наближенні оцінити вплив температури на швидкість протікання хімічної реакції в невеликому температурному інтервалі (зазвичай від 0 °C до 100 °C). Я. Г. Вант-Гофф на основі багатьох експериментів сформулював наступне правило:

При збільшенні температури на кожні 10 градусів константа швидкості гомогенної елементарної реакції збільшується в два-чотири рази. Правило описується наступним рівнянням:

де   — швидкість реакції при температурі  ,   — швидкість реакції при температурі  ,   — температурний коефіцієнт швидкості реакції (якщо він, наприклад, дорівнює 2, то швидкість реакції буде збільшуватись в 2 рази при збільшенні температури на 10 градусів).