Реакционная способность химической системы при заданных условиях Термодинамический фактор Кинетический фактор

2Н_2(г) + О_2(г) = 2Н₂О_(ж); _rG ^о₂₉₈ = -228,61 кДж

Термодинамический критерий (_rG ^о_Т 0) самопроизвольного протекания процесса – необходимое условие, но недостаточное.

Кинетическим критерием реакционной способности системы является скорость реакции.

- изучает механизм протекания процесса, т.е. промежуточные стадии, через которые система переходит из начального в конечное состояние, скорости этих стадий, факторы, влияющие на их скорость.

Скорость реакции -

количество вещества, образующееся в единице реакционного объёма (для гомогенной реакции) или на единице поверхности раздела фаз (для гетерогенной реакции) в единицу времени

;

V – объём реакционной зоны;

S - поверхность раздела фаз; - время

n_i – количество i – го исходного вещества.

Если V=const во время реакции:

- для исходных веществ - отрицательна 

- для продуктов – положительная 

Cкорость реакции зависит от:

1) природы реагирующих веществ,

2) концентрации или давления реагирующих веществ,

3) температуры

4) катализатора

Влияние концентрации на скорость реакции

По теории вероятностей: вероятность одновременного осуществления независимых событий равна произведению вероятностей каждого из них.

Для протекания реакции: A + B→ K + L необходимо:

• одновременное нахождение АиВв определённой точке реакционного пространства;

• удачное их столкновение

Вероятность (ω) нахождения молекулы для каждого из веществ прямо пропорциональна его концентрации:

ω_A = αC^а_A, ω_B = βC ^в_B.

Вероятность одновременного нахождения обеих молекул в одной точке пространства, т.е. их столкновения:

ω = ω_A  ω_B = αC^а _A  βC^в _B.

γ – доля удачных столкновений

- основное кинетическое уравнение, закон действия масс, закон Гульдберга Вааге (1864г).

k - константа скорости: а) не зависит от концентрации

б) зависит от температуры и природы реагирующих веществ.

k – удельная скорость  , еслиС_А = С_В = 1моль/л

а,в – частные порядки реакции по веществам А и В

(определяются экспериментально)

n = (а + в) – общий порядок реакции

В простых (элементарных актах) реакциях: n = 1, 2 редко 3.

В сложных реакциях:n = 0, целочисленные, дробные, (-),(+)

Молекулярность:

Число молекул, участвующих в элементарном химическом акте

Целое (+) число: 1,2, реже 3

1 – мономолекулярные: I₂  2I

2 – бимолекулярные: H₂ + I₂  2HI

3 – тримолекулярные: 2NO + Cl₂  2NOCl

а) H₂ + I₂  2HI – простая (элементарная) реакция

n(Н₂) = 1, n(I₂) =1 ,т.е. равны стехиометрическим коэффициентам.

n = 1+1 =2 

б) 2N₂O₅  O₂ + 2N₂ O₄ - сложная реакция

протекает по стадиям:

1. N₂O₅  O₂ + N₂O₃;

2. N₂O₃  NO + NO₂;

3. 2NO₂  N₂O₄ .

и самая медленная стадия – (2)  она определяет порядок

кинетического уравнения:

Опыт: 5Na₂SO₃ + 2HJO₃ J₂ + 5Na₂SO₄ + H₂O

; ;

; (x+y)lg1,4 = lg2; x+y =  2

Лаб.раб.: Na₂S₂O₃ +H₂SO₄ = S + H₂SO₃ + Na₂SO₄

Механизм: 1ст.: Na₂S₂O₃ +H₂SO₄ = H₂S₂O₃ + Na₂SO₄ быстро

2ст.: H₂S₂O₃ = S + H₂SO₃ - медленно