2.5. Основы химической кинетики
Химическая кинетика- раздел общей химии занимающийся изучением скоростей протекания химических реакций и их механизмов.
Таблица 5
Основные понятия и законы химической кинетики
Понятие, параметр |
Обозначение, Единица измерения |
Смысловое значение |
Скорость химической реакции |
Средняя скорость реакции:
V
=±
Истинная (мгновенная) скорость реакции:
V
= ±
|
Число элементарных актов взаимодействия, происходящих в единицу времени в единице объема для гомогенных реакций или на единице поверхности раздела фаз — для гетерогенных. О скорости реакций судят по изменению концентрации реагентов (∆C) или продуктов за определенный промежуток времени (∆τ). |
Закон действующих масс |
Для реакции: аА + bВ = продукты, v=k CA a CB b где v — скорость реакции, k — константа скорости реакции, CA и CB — молярные концентрации реагентов, а и b — кинетические порядки реакции по веществу А и В соответственно. Для простых реакций равны стехиометрическим коэффициентам |
Скорость простой реакции при постоянной температуре пропорциональна произведению концентраций реагентов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. |
Константа скорости реакции |
k |
Индивидуальная характеристика реакции, которая равна скорости реакции при концентрациях реагентов [A] = [B] = 1 моль/л. Константа скорости при постоянной температуре зависит только от природы реагирующих веществ и не зависит от их концентрации. |
Правило Вант-Гоффа |
v2=
где γ - температурный коэффициент скорости реакции; v2 и v1 –скорость реакции при температурах Т2 и Т1 соответственно. |
При повышении температуры на каждые десять градусов скорость реакций увеличивается в 2–4 раза (для биохимических реакций γ достигает значений 7-9). |
=
;
,
при ∆τ→0
;Химическое равновесие (для обратимых реакций) – состояние системы, в котором скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.
Обратимые реакции – химические реакции, которые в одних и тех же условиях могут идти в противоположных направлениях.
Н
H2
+ I2
2 HIПрямая реакция
апример:
Обратная реакция
Исходные вещества
Продукты реакции
Таблица 6
Химическое равновесие
Понятие, параметр |
Обозначение, Единица измерения |
Смысловое значение |
Константа равновесия химической реакции |
Для обратимой реакции aA + bB = cC + dD
K= Если К>1, в системе преобладают продукты реакции (равновесие смещено вправо), если К<1 то в системе преобладают исходные вещества (равновесие смещено влево). |
Количественная характеристика обратимой химической реакции. Равна отношению произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций реагентов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам. |
Принцип Ле-Шателье – при внешнем воздействии на систему, находящуюся в состоянии равновесия, происходит смещение равновесия в сторону реакции ослабляющей (компенсирующей) это воздействие.
Таблица 7
Воздействие на систему |
Направление смещения положения равновесия |
Температура - повышение - понижение |
В сторону эндотермической реакции (∆Н>0) В сторону экзотермической реакции (∆Н<0) |
Давление - повышение
- понижение |
В сторону уменьшения числа молей газообразных веществ в системе В сторону увеличения числа молей газообразных веществ в системе |
Концентрация веществ в системе - повышение концентрации исходных веществ
- понижение концентрации исходных веществ
- повышение концентрации продуктов реакции
- понижение концентрации продуктов реакции |
В сторону прямой реакции
В сторону обратной реакции
В сторону обратной реакции
В сторону прямой реакции |