Кинетика химических реакций. Основные понятия химической кинетики.

Термодинамический расчет позволяет сделать вывод о возможности той или мной реакции и не дает информации о скорости ее протекания.

Химическая кинетика изучает, закономерности протекания химических реакций во времени, ее задачей является:

- определение скоростей химических реакций;

• определение пределов их протекания.

То есть такое соотношение исходных веществ и продуктов реакции может быть достигнуто при данных условиях ее проведения. Следовательно, при желании получить продукты реакции с высоким выходом, нужно определить условия реакции, при которых это возможно.

Гомогенные и гетерогенные реакции..

Гомогенные реакции – это реакции, протекающие в одной фазе.

Гетерогенные реакции – это реакции, протекающие на границе раздела фаз.

Фаза – часть системы, отделенная от других ее частей поверхностью раздела, при переходе через которую свойства изменяются скачкообразно.

Пример: закрытый стакан с водой двухфазная система.

Фаза – это гомогенная часть гетерогенной системы.

Реагирующие системы характеризуются также по числу компонентов.

Компонент системы – это каждое индивидуальное вещество системы, находящееся в определенном физическом состоянии. Примером гомогенных систем служат любые реакции, проходящие в газообразном состоянии, то есть в газовой среде.

Гетерогенные реакции распространены в природе и технике и к ним относятся процессы сжигания твердого и жидкого топлива и процессы коррозии металла. Эти реакции протекают на границе раздела фаз.

Скорость реакции.

В ходе реакции постоянно изменяется количество реагирующих веществ в соответствии с их стехиометрическими отношениями, поэтому для контроля скорости достаточно определять количество хотя бы одного из реагирующих веществ, концентрацию всех других можно рассчитать из уравнения реакции, то все остальные будут изменяться в соответствии с уравнением:

, где

- изменение концентрации одного из участников концентрации;

- промежуток времени, за который это изменение произошло;

v - скорость реакции.

- мгновенная скорость реакции.

Зависимость скорости реакции от концентрации выражается законом «действующих масс»: скорость реакции прямо пропорционально произведению концентраций реагирующих веществ, в степенях равных стехиометрическим коэффициентам в уравнениях реакций.

-кинетическое уравнение реакции, где

k- константа скорости.

Идеальная скорость реакции, при С(А)=С(В)=1моль/л: k=v.

Константа скорости зависит от природы реагирующих веществ, от температуры.

Влияние температуры на скорость реакции грубо определяется правилом Вант Гоффа. При повышении температуры на каждые 10˚С скорость реакции в среднем увеличится в 2-4 раза.

скорость реакции при температуре ;

- скорость реакции при температуре ;

- температурный коэффициент реакции, который изменяется от 2 до 4.

Точно, зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Аррениуса.

K – константа скорости

A – эмпирический коэффициент

e – основание натурального логарифма

E_акт – энергия активации

R – газовая постоянная

T – абсолютная температура

Энергия активации – избыточная энергия, необходимая для того, чтобы столкновения между реагирующими частицами были эффективными и заканчивались их взаимодействием.

Для того, чтобы для даннной реакции определить А и Еакт достаточно определить константу скорости при 2-х разных температурах. Химическое равновесие.

Реакция может протекать как в прямом, так и в обратном направлении.

Кинетическое уравнение для прямой и обратной реакции

Состояние реакции системы, при котором скорость прямой реакции равна скорости обратной, называется состоянием химического равновесия. Любая реакция, протекающая в данных условиях в определенный момент времени достигнет состояния равновесия. Состояние равновесия характеризует величина – константа равновесия (К_р).

Константы равновесия показывает, что в условии равновесия концентрации всех веществ взаимосвязаны, их называют равновесными. Кроме того, если К>1, то в условии равновесия в реакционной смеси преобладают продукты реакции, а если K<1 – исходные вещества. Следовательно, при определении условий обеспечивающих равновесия с K>1, определяют возможность использования данной реакции для получения продуктов реакции.