3.2. Факторы, влияющие на скорость химической реакции.
1. Влияние природы реагирующих веществ.
Природа реагирующих веществ оказывает очень существенное влияние на скорость хим. реакций. Так, например, щелочные металлы натрий и калий с одним и тем же веществом – водой реагируют с разными скоростями. Атомы калия имеют большой радиус и поэтому свои электроны отдают гораздо энергичнее, чем атомы натрия, поэтому реакция калия идет гораздо быстрее.
2. Влияние концентрации реагирующих веществ.
Пусть молекула вещества А реагирует с молекулой вещества В с образованием продукта реакции АВ в газовой смеси.
А+В=АВ
Для получения АВ из А и В необходимо, чтобы молекулы А и В прореагировали, т.е. столкнулись между собой. Без соударения вещества А В не получится.
Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов – это закон действующих масс.
Математический закон выражается так:
аА+вВ=сС
– коэффициент
пропорциональности, константа скорости
реакции. Коэффициент
численно равен скорости реакции при
концентрации каждого из реагирующих
веществ равной 1моль/л, или когда
произведение концентраций равно единице.
а и в – стехиометрические коэффициенты.
В случае гетерогенных реакций в уравнение закона действующих масс входят концентрации только жидких и газообразных веществ. Концентрация твердого вещества величина постоянная, поэтому не входит в константу скорости К.
Например, для реакции горения угля:
С(тв.)+О2=СО2(газ)
3. Влияние температуры на скорость реакции.
Зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Вант - Гоффа: при увеличении температуры на каждые 10°С скорости реакции возрастает в 2-4 раза.
Где
и
- скорости при температуре Т1
и Т2
. γ - температурный коэффициент.
3.1. Примеры решения задач.
Пример 1: Как изменится скорость реакции протекающей в закрытом сосуде, если увеличить давление в 4 раза?
2NO(г.)+О2(г.)=2NO2
Решение:
увеличить давление в 4 раза означает увеличить и концентрацию газов во столько же раз.
1. Определяем скорость реакции до повышения давления.
V1 =K*C2NO*CO2
2. Определяем скорость реакции после повышения давления.
V2=K*(4CNO)2*(4CO2)=64K*C2NO*CO2
3. Определяем, во сколько раз возросла скорость реакции
V1/V2=64*K*C2NO*CO2 / K*C2NO*CO2
Ответ: скорость реакции возросла в 64 раза.
Пример 2: Во сколько раз возрастёт скорость реакции при повышении температуры с 20 С˚ до 50 С˚? Температурный коэффициент равен 3.
Решение:
По правилу Вант – Гоффа:
По
условию требуется определить
.
Подставим данные в формулу:
Ответ: скорость реакции возросла в 27 раз.