Кинетика

Исследование течения реакции во времени составляет содержание химической кинетики. Под кинетикой в широком смысле слова понимают учение о скоростях различных процессов  химических реакций, растворения, кристаллизации, парообразования и т. д. Химическая кинетика связана с изучением механизма реакций.

Реакция может протекать в объеме фазы (гомогенно) или на границе раздела фаз (гетерогенно). Гомогенными реакциями являются, например, процессы в растворах, гетерогенными  реакции на границе газ  твердое вещество.

Скорость реакции равна числу актов взаимодействия, происходящих в единицу времени: для гомогенных реакции – в единице объема, для гетерогенных – на единице поверхности раздела фаз. Можно пользоваться и пропорциональными числу актов величинами, характеризуя, например, скорость изменением во времени концентраций реагирующих веществ (концентрацию обычно выражают в моль/л, а время – в секундах). Так как в общем случае концентрации реагирующих веществ непрерывно изменяются, то следует рассматривать мгновенную скорость реакции v, т. е. ее скорость в данный момент времени . Она выражает изменение количества  реагирующих веществ в единицу времени в единицей объема V реакционного пространства, т. е.

Для гомогенных реакций в большинстве случаев

,

где – концентрация любого реагента (так как все они связаны стехиометрическими коэффициентами).

Следует только учесть, что концентрация исходные веществ убывает (dc<0), а продуктов реакции возрастает (dc > 0), поэтому для исходных веществ эту производную надо брать с минусом (dс<0, d >0), а для продуктов реакции – с плюсом (dc>0, d >0).

Химические реакции подразделяют на элементарные (одностадийные) и сложные. При элементарной реакции в системе протекает только один процесс и уравнение реакции раскрывает ее механизм. Большинство реакций являются сложными и представляют суммарный результат нескольких элементарных процессов; обычная запись этих реакций, как правило, не отражает их реальный механизм. Стадиями реакций могут быть не только химические процессы, но и, например, переход вещества из объема фазы к ее границе, на которой протекает реакция, или перенос продуктов взаимодействия от этой поверхности в объем. Скорость подобных процессов определяется скоростью диффузии.

Скорость реакции зависит от многих факторов. На нее влияют: природа и концентрация реагентов, давление (для реакций с участием газов), температура, катализатор, примеси и их концентрации, степень измельчения (в реакциях с участием твердых веществ, среда (для реакций в растворах), форма сосуда (в цепных реакциях), интенсивность света (в фотохимических реакциях), потенциал электродов (в электрохимических реакциях), мощность дозы излучения (в радиационно-химических процессах). Лишь некоторые из факторов, действующие на скорость реакции, одно­временно оказывают влияние на химическое равновесие.

Основными параметрами, которые приходится учитывать при изучени­и кинетики процессов, являются концентрации (давления) реагентов, температура и действие катализатора.