Скорость химических реакций. Зависимость скорости реакции от концентрации. Закон действующих масс. Константа скорости реакции

Под скоростью химической реакции понимается изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени. Концентрация вещества определяется числом молей в литре. При этом безразлично, о каком из участвующих в реакции веществ идет речь: псе они связаны между собой уравнениями реакции. По изменению концентрации одного из веществ можно судить о соответствующих изменениях концентраций всех остальных. При рассмотрении вопроса о скорости реакции необходимо различать гомогенные

и гетерогенные

реакции.Гомогенные

реакции протекают в однородной среде, например в смеси газов или в водном растворе. Например:

2S02 + 02 -> 2SOsгаз газ газ

Гетерогенные реакции идут на поверхности соприкосновения твердого вещества и газа, твердого вещества и жидкости и т. д. Например:

Fe + 2HCl-> FeCl2 + H2t

В связи с этим скорость гомогенной реакции и скорость гетерогенной реакции определяются различно.Скорость гомогенной реакции математически можно отразить так:

V=+,- дельта с/дельта t

v — скорость реакции в гомогенной системе; с,, с2 — начальная и конечная концентрации одного из веществ, измеряемая числом молей в литре (моль/л);г,, t2 — моменты времени (секунды, минуты).Если речь идет о концентрации исходного вещества (концентрация которого с течением времени уменьшается), то берется знак «-». Если скорость оценить увеличением концентрации одного из продуктов реакции, то берется знак «+».Скорость реакции выражается в моль/л-с.Учитывая это, скорость гомогенной реакции можно определить так: Скорость гомогенной реакции определяется количеством вещества, вступающего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени в единице объема.

Если реакция протекает между веществами в гетерогенной системе, то реагирующие вещества соприкасаются между собой не по всему объему, а только на поверхности. В связи с

этим определение скорости гетерогенной реакции следующее. Скорость гетерогенной реакции определяется числом молей вещества, вступившего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на единице поверхности. В

математической формуле это можно отразить так:

v гетерог= дельта v / S дельта t

v — скорость гетерогенной реакции;

Av — количество молей вещества, вступившего или образующегося в реакции (моль);

S — площадь поверхности соприкосновения (м );

t — промежуток времени (секунда, минута).

Скорость реакции выражается в моль/м –с

Факторы, влияющие на скорость химической реакцииРассмотрим важнейшие факторы, которые влияют на скорость химической реакции. Скорость химической реак

ции

зависит от следующих факторовПрирода реагирующих веществ.

Под природой вещества понимают физическую природу, обусловленную строением его молекулы и взаимным влиянием атомов внутри ее, которое зависит от их электронного строения. Например, при равных условиях реакция более активного металла (цинка) с раствором соляной кислоты идет с бурным выделением водорода, менее активного (олово) — довольно медленно:

Zn + 2НС1 4 ZnCL, + Н2Т

Sn + 2HC1 =

nCl2 + H2t

Концентрация реагирующих веществ.

При увеличении концентрации реагирующих веществ число столкновений между их молекулами увеличивается, поэтому увеличивается и скорость реакции. Например, горение угля в чистом кислороде происходит быстрее, чем в воздухе, где содержание кислорода составляет 20-21%:с + о2 -> со2

Площадь поверхности соприкосновения реагирующих

веществ.

Для твердых веществ скорость прямо пропорциональна поверхности реагирующих веществ, которую можно увеличить при измельчении и перемешивании.

Например, быстрее реагирует с соляной кислотой порошок алюминия, чем кусочек алюминия:

2А1 + 6НС1 =2А1С13 + ЗН2Т

Температура.

При повышении температуры скорость большинства реакций увеличивается. Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на 10° скорость

реакции увеличивается в 2-4 раза.

Например, водород и кислород при комнатной температуре практически не взаимодействуют, а при 600°С реагируют мгновенно (взрыв):2Н2 + 02 Hi 2H20 Увеличение температуры приводит к увеличению числа активных молекул, обладающих достаточной энергией для взаимодействия.Катализатор. Катализаторами

называют вещества, которые увеличивают скорости химических реакций, но сами при этом не расходуются. Явление такого ускорения реакций называется катализом.

В зависимости от того, в одинаковых или различных агрегатных состояниях находится катализатор и реагирующие вещества, различают гомо