4.Кинетика химических процессов. Скорость химических реакций гомо- и гетерогенных систем. Влияние различных факторов на скорость химических реакций. Основной закон кинетики и правило Вант-Гоффа.

Кинетика – раздел химии, которой изучает скорости химических реакций, их зависимость от различных факторов.

Сущность хим р-ций – разрыв св в исход в-вах и возник-е новых в продуктах р-ции. Образование св идет с выделением энергии, а разрыв с поглощением, поэт хим рции сопровождаются хим эффектами. Энергия выдел-ся и поглощ-ся в форме теплоты. Скорость химической реакций измеряется количеством грамм-молекул веществ, вступающих вреакцию в единице объема за единицу времени.

Изменение концентрации одного из участников реакции в единицу времени средней скоростью химической реакции. Скорость химической реакции имеет размерность концентрации, отнесенной к единице времени. Понятия «концентрация» применимо лишь к гомогенной системе. Приведенное выше определение скорости годится только для гомогенных реакций, протекающих в растворах или газовой фазе. В гетерогенных реакциях взаимодействие протекает на границе раздела двух фаз. Для таких реакций скорость определяется изменением количества веществ в единицу времени на единицу поверхности раздела фаз. Катализатор – в-во, изменяющие скорость хим рции. Одни катализаторы ускоряют р-ции – положит катализ (получение серной кислоты), др замедляют – отрицат катализ (ингибирование)(уменьшение скорости рции разложение пероксида водорода). Хим рции, кот протекают с участием катализатора – каталитические. Сам катализатор в рции не расходуется и в продукты не входит. Катализ- влияние катализаторов на скорость р-ции. Различают гомогенный катализ (однородный) – реагир в-ва и катализатор образуют однофазную систему – газовую или жидкую. Между катализатором и реагир в-вом отсутствует поверхность раздела. Гетерогенный катализ (неоднородный) – реагирующие в-ва и катализатор система из разных фаз. Существует поверхность раздела (окисление никеля в присутствии платины). Обычно катализатор в твердом, а реагир в-ва в жидком или газообразном.

Факторы, определяющие скорость хим.реакций, разнообразны:

1.Природа реагирующих ве-в, т.е. их состав, строение молекул, характер связи. Например, выделение водорода цинком из ра-ра соляной кислоты происходит значительно быстрее, чем в уксусной кислоты.

2.Концентрация реагентов. Скорость химических реакций пропорционально концентрации реагирующих веществ в данной момент времени. Для хим превращений мол-лы должны столкнуться. Чем больше столкновений, тем быстрее идет р-ция. Число столкновений тем больше, чем больше концентрация реагирующих в-в, поэт основ закон хим кинетики: скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. аА+вВ→сС+dD.

υ ₌ к [А]^а[В]^в , [А]^а= С_А^а

υ = κСА*СВ, где СА, СВ- концентрации в-в А и В(моль/л); к-константа скорости рции. Физ смысл: константа численно = скорости рции, когда концентрация каждого из реагирующих в-в = 1 моль/л или когда их произведение равно 1. Константа скорости зависит от природы и температуры и не зависит от концентрации. Скорость гетерогенной реакции зависит не только от конц, t, кат, но и от величины поверхности соприкосновения м/д реагирующими в-вами. Увел поверхности- увел скорости р-ции.

3. Влияние температуры: Правило Вант Гоффа: при повышении температуры на каждые 10⁰ скорость большинства рций увеличивается в 2-4 раза Vt₂ = Vt₁γ t₂-t₁/10, Vt₂, Vt₁ – скорости хим рций; t₁, t₂ – конечная, начальная температуры; γ – температурный коэффициент, кот показывает во сколько раз увеличилась скорость рции с повышением температуры на каждые 10⁰. υ ₂= υ₁*γt₂-t₁|10

Аррениус установил, что увел t приводит к увел числа активных молекул.

Согласно теории активации в хим взаимодействие вступают активные мол-лы, обладающие энергией. Неактивные частицы можно сделать активными, если сообщить им дополнительную энергию – активировать, а энергия будет наз-ся энергией активации.