ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА– (от греч. кинетикос – движущий) наука о механизмах химических реакций и закономерностях их протекания во времени.
Гомогенные реакции:Н2 (г) + Cl2 (г) = 2HCl (г)
Н2SO4(ж) +2NaOH(ж) = Na2SO4(ж) + 2H2O(ж)
Гетерогенные реакции:
MgO(т) + 2HNO3(ж) = Mg(NO3)2(ж) + 2H2O(ж)
DС = С2 - С1 – изменение концентрации, а C2 и C1 – концентрации вещества во время t2 и t1, соответственно Dt = t2 - t1. Концентрация веществ имеет размерность моль/л (моль на литр).
Факторы, определяющие скорость реакций
Концентрация
Температура
Природа вещества
Катализатор
[A] и [B] – концентрации реагирующих веществ, тогда
v = k[A][B], где v - скорость реакции, а k - коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости реакции.
Для реакции 2А + В = D или А + А + В = D уравнение скорости реакции соответственно примет вид
v = k[A][A][B] или v = k [A] [B].
Закон действующих масс (Гульберг и Вааге 1867 г).
При постоянной температуре, скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам.
аА + вВ = дД, V= k[A] [B]
Температура
Энергия активации - энергия, которую должны затратить молекулы, чтобы при их столкновении образовалось новое вещество Еа, кДж/мольК
Правило Вант-Гоффа (1866 г).
При повышении температуры на 10 градусов скорость реакции увеличивается от 2 до 4 раз.
Vт2 и Vт1 скорости реакции при температуре Т2 и Т1,
g - температурный коэффициент реакции, показывающий во сколько раз увеличивается скорость данной реакции при повышении температуры на 10 градусов.
Уравнение Аррениуса (1887 г.)
Еа – энергия активации
R – универсальная постоянная равная 8.31 Дж/мольК
Т - температура в градусах Кельвина
А - предэкспонентциальный множитель
E – основание натурального логарифма
Скорость реакции увеличивается с ростом температуры по экспоненциальному закону.
Чем меньше энергия активации, тем при более низкой температуре начинается химическая реакция, и, следовательно, тем выше ее скорость
Природа вещества
• Еа< 40 кДж/мольК, то реакция протекает мгновенно со взрывом.
• При Еа>120 кДж/мольК скорость реакции очень медленная (протекает месяцы, годы), что делает затруднительным ее измерение.
• При Еа=40 - 120 кДж/мольК скорость реакции лежит в пределах поддающихся экспериментальному определению.
Влияние катализаторов
Катализатор - это вещество, которое ускоряет скорость химической реакции, но само при этом не расходуется.
Еа – энергия активации без катализатора
Еа* – с катализатором
Вещества, замедляющие скорость реакции называется ингибиторами