Факторы, влияющие на скорость реакции

1. природа реагирующих веществ;

2. концентрация реагирующих веществ;

3. внешние условия (Т , Р) ;

4. присутствие катализатора (ускоритель) или ингибитора (замедлитель).

Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ

Эта зависимость от концентрации реагирующих веществ определяется законом действующих масс (закон действия масс) – 3 ДМ.

Действующими массами в XIX веке называли молярные концентрации.

Сущность закона действия масс (закона действующих масс) – скорость химической реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, в уравнении реакции.

аА + вВ = сС + dD

υ = k · С^а_А · С^в_В ,

где С_А и С_В – концентрации реагирующих веществ;

а и в – стехиометрические коэффициенты.

k – коэффициент пропорциональности, который называется константой скорости реакции.

Физический смысл k легко понять, если принять, что С_А = С_В = 1 моль/л , то υ = k . То есть, k численно равен скорости реакции, при концентрации реагирующих веществ, равной единице.

2СО + О₂ = 2СО₂

υ = k · С²_СО · С_О2

Особенности закона действия масс

1. Закон действия масс – справедлив только для достаточно простых химических реакций, для которых (а + в)  3 . аА + вВ = сС + dD

2. Для гетерогенных реакций, скорость реакции не зависит от концентрации твердых веществ, т.к. Ств. (кр.) = const = 1 .

С_(т) + О_{2 (г)} = СО_2(г)

υ = k · С_С · С_О2 = k · С_О2 , т.к. С_С = 1

3. Уравнение Менделеева-Клапейрона (уравнение состояния идеального газа)

P V = nRT ,

P = cRT ,

т.е. Р ~ с

Поэтому, если в реакции участвуют газообразные вещества, то в выражении закона действия масс вместо их концентраций можно использовать их парциальные давления.

υ = k · Р^а_А · Р^в_В

Пример: во сколько раз увеличится скорость реакции, если давление СО увеличить в два раза?

2СО_(г) + О_2(г) = 2СО_2(г)

υ₁ = k₁ · Р²_СО · Р_О2 , Р¹_СО = 2Р_СО , значит

_υ2 = k · (2Р_СО ) ² · Р_О2 = 4k · Р²_СО · Р_О2

т.е. в 4 раза увеличится скорость.

Зависимость скорости реакции от температуры

Температура является одним из важных факторов, влияющих на скорость реакции. С увеличением температуры скорость реакции возрастает.

Для расчетов зависимости скорости реакции от температуры для многих процессов можно использовать эмпирическое правило, установленное голландским ученым Вант-Гоффом.

Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры на 10⁰С скорость химической зеакции увеличивается примерно в 2-4 раза.

 математическое выражение правила Вант-Гоффа

υ_Т2 и υ_Т1 - скорости реакции при разных температурах: начальная (Т₁) и конечная (Т₂ ) , причем, Т₁ > Т₂ .

• - температурный коэффициент скорости реакции, показывает во сколько раз увеличивается скорость реакции с повышением температуры реагирующих веществ на 10 градусов.

где k _{(Т2+10 )} и k _Т2 - константы скорости реакции при t и (t+10) .