17. Химическая кинетика. Факторы, влияющие на скорость реакции, методы ее регулирования. Закон действующих масс. Константа скорости реакции. Кинетические уравнения реакций.

Химические реакции проте­кают с различными скоростями. Некоторые из них полностью за­канчиваются за малые доли секунды, другие осуществляются за минуты, часы, дни; известны реакции, требующие для своего про­текания несколько лет, десятилетий и еще более длительных от­резков времени. Кроме того, одна и та же реакция может в одних условиях, например, при повышенных температурах, протекать быстро, а в других, — например, при охлаждении, — медленно; при этом различие в скорости одной и той же реакции может быть очень большим.

Раздел химии, изучающий скорости химических реакций, называется химической кинетикой.

Так, скорость реакции A+B=Cпропорциональна произведению концентрации вещества А на кон­центрацию вещества В. Обозначая концентрации веществ А и В соответственно через [А] и [В], можно написатьv=k[A][B] гдеk— коэффициент пропорциональности, называемый кон­стантой скорости данной реакции.

Полученное соотношение выражает закон действия масс для химической реакции, протекающей при столкновении двух ча­стиц: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Этот закон открыт опытным путем К. Гульдбергом и П. Вааге (Норвегия) в 1867 г.

18 и 19. Химнческое равновесие. Константа равновесия. Принцип Ле-Шателье Влияние на равновесие изменения температуры, давления» концентрации. Практическое применение принципа Ле-Шателье. Катализ и катализаторы. Гомогенный и гетерогенный катализ. Автокатализ, Механизм ионного катализа согласно теории промежуточных соединений. 17.Энергия активации. Активированный комплекс. Энергетические схемы хода реакции. Температурная зависимость скорости реакций.

Когда скорости прямой и обратной реакций становятся оди­наковыми, наступает химическое равновесие. Отношение констант скорости прямой и обратной реакций тоже представляет собой константу. Она называется константой равновесия данной реакции (К):

принципа Ле- Шателье. Если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие, то в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшится.

Процесс изменения концентраций, вызванный нарушением рав­новесия, называется смещением или сдвигом равновесия при увеличении концентрации какого-либо из веществ, участвующих в равновесии, равновесие смещается в сторону расхода этого вещества; при уменьшении концентрации какого какого-либо из веществ равновесие смещается в сторону образо­вания этого вещества.

При увеличении давления путем сжатия системы равновесие сдвигается в сторону уменьшения числа молекул газов, т. е. в сто­рону понижения давления; при уменьшении давления равновесие сдвигается в сторону возрастания числа молекул газов, т. е. в сто­рону увеличения давления.

при повышении температуры равновесие смещается в направлении эндотермической, а при понижении — в направлении экзотермиче­ской реакции.

Вещества, не расходующиеся в результате проте­кания реакции, но влияющие на ее скорость, называются ка­тализаторами. Явление изменения скорости реакции под действием таких веществ называется катализом. Реакции, про­текающие под действием катализаторов, называются катали­тическими

В химической промышленности катализаторы применяются весьма широко. Под влиянием катализаторов реакции могут уско­ряться в миллионы раз и более. В некоторых случаях под дей­ствием катализаторов могут возбуждаться такие реакции, которые без них в данных условиях практически не протекают.

Различают гомогенный и гетерогенный катализ.

В случае гомогенного катализа катализатор и реагирующие вещества образуют одну фазу (газ или раствор). В случае гете­рогенного катализа катализатор находится в системе в виде само­стоятельной фазы.

Избыточная энергия, которой должны обладать молекулы для того, чтобы их столкновение могло привести к образованию нового вещества, называется энергией активации данной реакции. Энергию активации выражают в кДж/моль. Молекулы, обладаю­щие такой энергией, называются активными молекулами.

Возрастание скорости реакции с ростом температуры при­нято характеризовать температурным коэффициентом скорости реакции — числом, показывающим, во сколько раз возрастает скорость данной реакции при повышении температуры системы на 10 градусов. Температурный коэффициент различных реакций различен. При обычных температурах его значение для большинства реакций лежит в пределах от 2 до 4.

Реакции, требующие для своего протекания заметной энергии активации, начинаются с разрыва или с ослабления связей между атомами в молекулах исходных веществ. При этом вещества пере­ходят в неустойчивое промежуточное состояние, характеризующее­ся большим запасом энергии. Это состояние называется активи­рованным комплексом. Именно для его образования и необходима энергия активации