Pri definovan? pojmu r?chlos? chemickej reakcie je potrebn? rozli?ova? medzi homog?nnymi a heterog?nnymi reakciami. Ak reakcia prebieha v homog?nnom syst?me, napr?klad v roztoku alebo v zmesi plynov, tak prebieha v celom objeme syst?mu. R?chlos? homog?nnej reakcie naz?van? mno?stvo l?tky, ktor? vst?pi do reakcie alebo sa vytvor? ako v?sledok reakcie za jednotku ?asu v jednotkovom objeme syst?mu. Ke??e pomer po?tu m?lov l?tky k objemu, v ktorom je distribuovan?, je mol?rna koncentr?cia l?tky, r?chlos? homog?nnej reakcie mo?no definova? aj ako zmena koncentr?cie za jednotku ?asu ktorejko?vek z l?tok: po?iato?n?ho ?inidla alebo reak?n?ho produktu. Aby bol v?sledok v?po?tu v?dy kladn?, bez oh?adu na to, ?i je produkovan? ?inidlom alebo produktom, vo vzorci sa pou??va znamienko „±“:

V z?vislosti od charakteru reakcie m??e by? ?as vyjadren? nielen v sekund?ch, ako to vy?aduje s?stava SI, ale aj v min?tach alebo hodin?ch. Po?as reakcie nie je hodnota jeho r?chlosti kon?tantn?, ale neust?le sa men?: kles?, preto?e koncentr?cie v?chodiskov?ch l?tok klesaj?. Uveden? v?po?et ud?va priemern? hodnotu r?chlosti reakcie za ur?it? ?asov? interval Dt = t 2 – t 1 . Skuto?n? (okam?it?) r?chlos? je definovan? ako hranica, do ktorej je pomer D OD/ Dt pri Dt -> 0, t.j. skuto?n? r?chlos? sa rovn? ?asovej deriv?cii koncentr?cie.

Pre reakciu, ktorej rovnica obsahuje stechiometrick? koeficienty, ktor? sa l??ia od jednoty, nie s? hodnoty r?chlosti vyjadren? pre r?zne l?tky rovnak?. Napr?klad pre reakciu A + 3B \u003d D + 2E je spotreba l?tky A jeden m?l, l?tka B tri m?ly, pr?chod l?tky E s? dva m?ly. Preto y (A) = 1/3 y (B) = y (D) = 1/2 y (E) alebo y (E). = 2/3 y (AT) .

Ak prebieha reakcia medzi l?tkami, ktor? s? v r?znych f?zach heterog?nneho syst?mu, potom m??e prebieha? len na rozhran? t?chto f?z. Napr?klad k interakcii roztoku kyseliny a k?ska kovu doch?dza iba na povrchu kovu. R?chlos? heterog?nnej reakcie naz?van? mno?stvo l?tky, ktor? vst?pi do reakcie alebo sa vytvor? ako v?sledok reakcie za jednotku ?asu na jednotku rozhrania medzi f?zami:

.

Z?vislos? r?chlosti chemickej reakcie od koncentr?cie reaktantov vyjadruje z?kon o p?soben? hmoty: pri kon?tantnej teplote je r?chlos? chemickej reakcie priamo ?mern? s??inu mol?rnych koncentr?ci? reaktantov zv??en?ch na mocniny rovn? koeficientom vo vzorcoch t?chto l?tok v reak?nej rovnici. Potom k reakcii

2A + B -> v?robky

pomer y ~ · OD A 2 OD B a pre prechod na rovnos? sa zav?dza koeficient proporcionality k, volal kon?tanta reak?nej r?chlosti:

y = k· OD A 2 OD B = k[A] 2 [V]

(mol?rne koncentr?cie vo vzorcoch mo?no ozna?i? ako p?smeno OD so zodpovedaj?cim indexom a vzorcom l?tky uzavret?m v hranat?ch z?tvork?ch). Fyzik?lny v?znam r?chlostnej kon?tanty reakcie je r?chlos? reakcie pri koncentr?ci?ch v?etk?ch reaktantov rovn?ch 1 mol/l. Rozmer kon?tanty reak?nej r?chlosti z?vis? od po?tu faktorov na pravej strane rovnice a m??e by? od -1; s –1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2) at?., to znamen? tak, ?e v ka?dom pr?pade je r?chlos? reakcie vo v?po?toch vyjadren? v mol l –1 s –1.

Pre heterog?nne reakcie rovnica z?kona o p?soben? hmoty zah??a koncentr?cie len t?ch l?tok, ktor? s? v plynnej f?ze alebo v roztoku. Koncentr?cia l?tky v tuhej f?ze je kon?tantn? hodnota a zapo??tava sa do r?chlostnej kon?tanty, napr?klad pre spa?ovac? proces uhlia C + O 2 = CO 2 plat? z?kon o p?soben? hmoty:

y = k I const = k·,

kde k= k I kon?t.

V syst?moch, kde jedna alebo viacero l?tok s? plyny, z?vis? r?chlos? reakcie aj od tlaku. Napr?klad, ke? vod?k interaguje s parami j?du H2 + I2 \u003d 2HI, r?chlos? chemickej reakcie bude ur?en? v?razom:

y = k··.

Ak sa tlak zv??i napr?klad o faktor 3, potom sa objem zaberan? syst?mom zn??i o rovnak? hodnotu a n?sledne sa koncentr?cie ka?d?ho z reaktantov zv??ia o rovnak? hodnotu. R?chlos? reakcie sa v tomto pr?pade zv??i 9-kr?t

Teplotn? z?vislos? r?chlosti reakcie je op?san? van't Hoffov?m pravidlom: pri ka?dom zv??en? teploty o 10 stup?ov sa r?chlos? reakcie zv??i 2-4 kr?t. To znamen?, ?e ke? teplota exponenci?lne rastie, r?chlos? chemickej reakcie sa zvy?uje exponenci?lne. Z?kladom vo vzorci postupu je reak?n? r?chlos? teplotn? koeficientg, ktor? ukazuje, ko?kokr?t sa r?chlos? danej reakcie zv??i (alebo, ?o je to ist?, r?chlostn? kon?tanta) so zv??en?m teploty o 10 stup?ov. Matematicky je van't Hoffovo pravidlo vyjadren? vzorcami:

alebo

kde a s? reak?n? r?chlosti na za?iatku t 1 a kone?n? t 2 teploty. Van't Hoffovo pravidlo mo?no vyjadri? aj takto:

; ; ; ,

kde a s? r?chlos? a r?chlostn? kon?tanta reakcie pri teplote t; a s? rovnak? hodnoty pri teplote t +10n; n je po?et „desa?stup?ov?ch“ intervalov ( n =(t 2 –t 1)/10), o ktor? sa zmenila teplota (m??e to by? cel? ??slo alebo zlomkov? ??slo, kladn? alebo z?porn?).

Pr?klady rie?enia probl?mov

Pr?klad 1 Ako sa zmen? r?chlos? reakcie 2СО + О 2 = 2СО 2 prebiehaj?ca v uzavretej n?dobe, ak sa tlak zdvojn?sob??

Rie?enie:

R?chlos? ?pecifikovanej chemickej reakcie je ur?en? v?razom:

y ?tart = k· [CO]2. [02].

Zv??enie tlaku vedie k zv??eniu koncentr?cie oboch ?inidiel o faktor 2. S t?mto vedom?m prepisujeme v?raz pre z?kon hromadnej akcie:

y 1 = k 2 = k 2 2 [CO] 2 2 [O 2] \u003d 8 k[CO]2[02] \u003d 8 y skoro

odpove?: R?chlos? reakcie sa zv??i 8-kr?t.

Pr?klad 2 Vypo??tajte, ko?kokr?t sa r?chlos? reakcie zv??i, ak sa teplota syst?mu zv??i z 20 °C na 100 °C, za predpokladu, ?e hodnota teplotn?ho koeficientu r?chlosti reakcie je 3.

Rie?enie:

Pomer r?chlost? reakcie pri dvoch r?znych teplot?ch s?vis? s teplotn?m koeficientom a zmenou teploty pod?a vzorca:

Kalkul?cia:

odpove?: R?chlos? reakcie sa zv??i 6561-kr?t.

Pr?klad 3 Pri ?t?diu homog?nnej reakcie A + 2B = 3D sa zistilo, ?e do 8 min?t od reakcie sa mno?stvo l?tky A v reaktore zn??ilo z 5,6 mol na 4,4 mol. Objem reak?nej hmoty bol 56 litrov. Vypo??tajte priemern? r?chlos? chemickej reakcie za sk?man? ?asov? obdobie pre l?tky A, B a D.

Rie?enie:

Pou?ijeme vzorec v s?lade s defin?ciou pojmu „priemern? r?chlos? chemickej reakcie“ a dosad?me ??seln? hodnoty, ??m z?skame priemern? r?chlos? pre ?inidlo A:

Z reak?nej rovnice vypl?va, ?e v porovnan? s r?chlos?ou straty l?tky A je r?chlos? straty l?tky B dvakr?t v???ia a r?chlos? n?rastu mno?stva produktu D je trikr?t v???ia. V d?sledku toho:

y (A) = 1/2 y (B) = 1/3 y (D)

a potom y (B) = 2 y (A) \u003d 2 2,68 10 -3 \u003d 6, 36 10 -3 mol l -1 min -1;

y (D) = 3 y (A) = 3 2,68 10 -3 = 8,04 10 -3 mol l -1 min -1

odpove?: u(A) = 2,68 10-3 mol l-1 min-1; y (B) = 6,36 10–3 mol l–1 min–1; y (D) = 8,04 10–3 mol l–1 min–1.

Pr?klad 4 Na stanovenie r?chlostnej kon?tanty homog?nnych reak?n?ch produktov A + 2B -> produkty sa uskuto?nili dva experimenty s r?znymi koncentr?ciami l?tky B a merala sa r?chlos? reakcie.

R?chlos? chemickej reakcie

R?chlos? chemickej reakcie- zmena mno?stva jednej z reaguj?cich l?tok za jednotku ?asu v jednotke reak?n?ho priestoru. Je to k???ov? pojem chemickej kinetiky. R?chlos? chemickej reakcie je v?dy kladn?, preto ak je ur?en? po?iato?nou l?tkou (ktorej koncentr?cia po?as reakcie kles?), v?sledn? hodnota sa vyn?sob? -1.

Napr?klad pre reakciu:

v?raz pre r?chlos? bude vyzera? takto:

. R?chlos? chemickej reakcie v ka?dom ?asovom bode je ?mern? koncentr?ci?m reaktantov, zv??en? na mocniny rovnaj?ce sa ich stechiometrick?m koeficientom.

Pri element?rnych reakci?ch sa exponent pri koncentra?nej hodnote ka?dej l?tky ?asto rovn? jej stechiometrick?mu koeficientu, pri zlo?it?ch reakci?ch sa toto pravidlo nedodr?iava. Okrem koncentr?cie ovplyv?uj? r?chlos? chemickej reakcie tieto faktory:

• povaha reaktantov,
• pr?tomnos? katalyz?tora
• teplota (van't Hoffovo pravidlo),
• tlak,
• povrchov? plocha reaktantov.

Ak vezmeme do ?vahy najjednoduch?iu chemick? reakciu A + B -> C, potom si to v?imneme okam?ite r?chlos? chemickej reakcie nie je kon?tantn?.

Literat?ra

• Kubasov A. A. Chemick? kinetika a katal?za.
• Prigogine I., Defey R. Chemick? termodynamika. Novosibirsk: Nauka, 1966. 510 s.
• Yablonsky G. S., Bykov V. I., Gorban A. N., Kinetick? modely katalytick?ch reakci?, Novosibirsk: Nauka (Siberian Branch), 1983.- 255 s.

Nad?cia Wikimedia. 2010.

Pozrite sa, ?o je "R?chlos? chemickej reakcie" v in?ch slovn?koch:

Z?kladn? pojem chemickej kinetiky. Pri jednoduch?ch homog?nnych reakci?ch sa r?chlos? chemickej reakcie meria zmenou po?tu m?lov zreagovanej l?tky (pri kon?tantnom objeme syst?mu) alebo zmenou koncentr?cie ktorejko?vek z v?chodiskov?ch l?tok ... Ve?k? encyklopedick? slovn?k

R?CHLOS? CHEMICKEJ REAKCIE- z?kladn? pojem chem. kinetika, vyjadruj?ca pomer mno?stva zreagovanej l?tky (v m?loch) k d??ke ?asu, po?as ktor?ho k interakcii do?lo. Preto?e sa koncentr?cie reaktantov po?as interakcie menia, r?chlos? je zvy?ajne ... Ve?k? polytechnick? encyklop?dia

r?chlos? chemickej reakcie- hodnota, ktor? charakterizuje intenzitu chemickej reakcie. R?chlos? tvorby reak?n?ho produktu je mno?stvo tohto produktu ako v?sledok reakcie za jednotku ?asu na jednotku objemu (ak je reakcia homog?nna) alebo za ... ...

Z?kladn? pojem chemickej kinetiky. Pri jednoduch?ch homog?nnych reakci?ch sa r?chlos? chemickej reakcie meria zmenou po?tu m?lov zreagovanej l?tky (pri kon?tantnom objeme syst?mu) alebo zmenou koncentr?cie niektorej z v?chodiskov?ch l?tok ... encyklopedick? slovn?k

Hodnota charakterizuj?ca intenzitu chemickej reakcie (pozri Chemick? reakcie). R?chlos? tvorby reak?n?ho produktu je mno?stvo tohto produktu, ktor? je v?sledkom reakcie za jednotku ?asu v jednotke objemu (ak ... ...

Hlavn? pojem chem. kinetika. Pre jednoduch? homog?nne reakcie S. x. R. meran? zmenou po?tu m?lov zreagovan?ch in va (pri kon?tantnom objeme syst?mu) alebo zmenou koncentr?cie ktor?hoko?vek z po?iato?n?ch in alebo reak?n?ch produktov (ak objem syst?mu ...

Pre zlo?it? reakcie pozost?vaj?ce z nieko?k?ch. ?t?dia (jednoduch?, resp. element?rne reakcie), mechanizmus je s?bor ?t?di?, v d?sledku ktor?ch sa po?iato?n? vo va premie?aj? na produkty. Medziprodukt vo v?s v t?chto reakci?ch m??e p?sobi? ako molekuly, ... ... Pr?rodn? veda. encyklopedick? slovn?k

- (anglick? nukleofiln? substitu?n? reakcia) substitu?n? reakcie, pri ktor?ch je ?tok uskuto?nen? nukleofiln?m ?inidlom nes?cim nezdie?an? elektr?nov? p?r. Odstupuj?ca skupina v nukleofiln?ch substitu?n?ch reakci?ch sa naz?va nukleof?g. V?etko ... Wikipedia

Transform?cia jednej l?tky na in?, odli?n? od origin?lu chemick?m zlo?en?m alebo ?trukt?rou. Celkov? po?et at?mov ka?d?ho dan?ho prvku, ako aj samotn? chemick? prvky, ktor? tvoria l?tky, zost?vaj? v R. x. nezmenen?; toto R. x ... Ve?k? sovietska encyklop?dia

r?chlos? kreslenia- line?rna r?chlos? pohybu kovu na v?stupe z matrice, m/s. Na modern?ch pre?ahovac?ch strojoch dosahuje r?chlos? ?ahania 50-80 m/s. Aj pri ?ahan? dr?tu v?ak r?chlos? spravidla nepresahuje 30–40 m/s. V…… Encyklopedick? slovn?k hutn?ctva

Niektor? chemick? reakcie prebiehaj? takmer okam?ite (v?buch zmesi kysl?k-vod?k, i?nomeni?ov? reakcie vo vodnom roztoku), druh? - r?chlo (spa?ovanie l?tok, interakcia zinku s kyselinou) a in? - pomaly (hrdzavenie ?eleza, rozklad organick?ch zvy?kov). Zn?me s? tak pomal? reakcie, ?e si ich ?lovek jednoducho nev?imol. Napr?klad premena ?uly na piesok a hlinu prebieha tis?ce rokov.

In?mi slovami, chemick? reakcie m??u prebieha? r?znymi sp?sobmi r?chlos?.

Ale ?o je r?chlostn? reakcia? Ak? je presn? defin?cia tejto veli?iny a hlavne jej matematick? vyjadrenie?

R?chlos? reakcie je zmena mno?stva l?tky za jednu jednotku ?asu v jednej jednotke objemu. Matematicky je tento v?raz nap?san? takto:

Kde n 1 an 2 - l?tkov? mno?stvo (mol) v ?ase t 1 resp. t 2 v syst?me s objemom V.

Ktor? znamienko plus alebo m?nus (±) bude st?? pred vyjadren?m r?chlosti, z?vis? od toho, ?i sa pozer?me na zmenu mno?stva tej ktorej l?tky - produktu alebo reaktantu.

Je zrejm?, ?e v priebehu reakcie sa reak?n? ?inidl? spotreb?vaj?, to znamen?, ?e ich po?et kles?, preto pre ?inidl? m? v?raz (n 2 - n 1) v?dy hodnotu men?iu ako nula. Ke??e r?chlos? nem??e by? z?porn? hodnota, v tomto pr?pade mus? by? pred v?raz umiestnen? znamienko m?nus.

Ak sa pozer?me na zmenu mno?stva produktu a nie reaktantu, potom znamienko m?nus nie je potrebn? pred v?razom na v?po?et r?chlosti, preto?e v?raz (n 2 - n 1) je v tomto pr?pade v?dy kladn? , preto?e mno?stvo produktu v d?sledku reakcie sa m??e len zv??i?.

Pomer mno?stva l?tky n na objem, v ktorom je toto mno?stvo l?tky, naz?van? mol?rna koncentr?cia OD:

Tak?e pomocou konceptu mol?rnej koncentr?cie a jej matematick?ho vyjadrenia m??eme nap?sa? ?al?? sp?sob, ako ur?i? r?chlos? reakcie:

R?chlos? reakcie je zmena mol?rnej koncentr?cie l?tky v d?sledku chemickej reakcie za jednu jednotku ?asu:

Faktory ovplyv?uj?ce r?chlos? reakcie

?asto je mimoriadne d?le?it? vedie?, ?o ur?uje r?chlos? konkr?tnej reakcie a ako ju ovplyvni?. Napr?klad priemysel spracovania ropy doslova bojuje o ka?d? ?al?ie pol percenta produktu za jednotku ?asu. Ve? vzh?adom na obrovsk? mno?stvo spracovanej ropy aj pol percenta plynie do ve?k?ho ro?n?ho finan?n?ho zisku. V niektor?ch pr?padoch je mimoriadne d?le?it? spomali? ak?ko?vek reakciu, najm? kor?ziu kovov.

Od ?oho teda z?vis? r?chlos? reakcie? Z?vis? to, napodiv, od mnoh?ch r?znych parametrov.

Aby sme porozumeli tejto problematike, najprv si predstavme, ?o sa stane v d?sledku chemickej reakcie, napr?klad:

A + B -> C + D

Vy??ie nap?san? rovnica odr??a proces, v ktorom molekuly l?tok A a B, ktor? sa navz?jom zr??aj?, vytv?raj? molekuly l?tok C a D.

To znamen?, ?e na to, aby reakcia prebehla, je nevyhnutn? aspo? kol?zia molek?l v?chodiskov?ch l?tok. Je zrejm?, ?e ak zv??ime po?et molek?l na jednotku objemu, po?et zr??ok sa zv??i rovnako, ako sa zv??i frekvencia va?ich zr??ok s cestuj?cimi v preplnenom autobuse v porovnan? s polopr?zdnym.

In?mi slovami, reak?n? r?chlos? sa zvy?uje so zvy?uj?cou sa koncentr?ciou reaktantov.

V pr?pade, ?e jedna alebo nieko?ko reaktantov s? plyny, r?chlos? reakcie sa zvy?uje so zvy?uj?cim sa tlakom, preto?e tlak plynu je v?dy priamo ?mern? koncentr?cii molek?l, ktor? ho tvoria.

Zr??ka ?ast?c je v?ak nevyhnutnou, ale nie posta?uj?cou podmienkou pre priebeh reakcie. Faktom je, ?e pod?a v?po?tov je po?et zr??ok molek?l reaguj?cich l?tok pri ich primeranej koncentr?cii tak? ve?k?, ?e v?etky reakcie musia prebehn?? okam?ite. To sa v?ak v praxi nedeje. ?o sa deje?

Faktom je, ?e nie ka?d? zr??ka molek?l reaktantov bude nevyhnutne ??inn?. Mnoh? zr??ky s? elastick? – molekuly sa od seba odr??aj? ako lopti?ky. Aby reakcia prebehla, musia ma? molekuly dostato?n? kinetick? energiu. Minim?lna energia, ktor? musia ma? molekuly reaktantov, aby prebehla reakcia, sa naz?va aktiva?n? energia a ozna?uje sa ako E a. V syst?me pozost?vaj?com z ve?k?ho po?tu molek?l doch?dza k energetick?mu rozlo?eniu molek?l, niektor? z nich maj? n?zku energiu, niektor? maj? vysok? a stredn? energiu. Zo v?etk?ch t?chto molek?l m? len mal? ?as? molek?l energiu v???iu ako je aktiva?n? energia.

Ako je zn?me z priebehu fyziky, teplota je vlastne mierou kinetickej energie ?ast?c, ktor? tvoria l?tku. To znamen?, ?e ??m r?chlej?ie sa ?astice, ktor? tvoria l?tku, pohybuj?, t?m vy??ia je jej teplota. Je teda zrejm?, ?e zv??en?m teploty v podstate zvy?ujeme kinetick? energiu molek?l, v d?sledku ?oho sa zvy?uje podiel molek?l s energiami presahuj?cimi E a a ich zr??ka povedie k chemickej reakcii.

Fakt pozit?vneho vplyvu teploty na r?chlos? reakcie empiricky zistil u? v 19. storo?? holandsk? chemik Van't Hoff. Na z?klade svojho v?skumu sformuloval pravidlo, ktor? dodnes nesie jeho meno a znie takto:

R?chlos? akejko?vek chemickej reakcie sa zvy?uje 2-4 kr?t so zv??en?m teploty o 10 stup?ov.

Matematick? reprezent?cia tohto pravidla je nap?san? takto:

kde V 2 a V 1 je r?chlos? pri teplote t2 a t1 a g je teplotn? koeficient reakcie, ktor?ho hodnota sa naj?astej?ie pohybuje v rozmedz? od 2 do 4.

R?chlos? mnoh?ch reakci? sa d? ?asto zv??i? pou?it?m katalyz?tory.

Katalyz?tory s? l?tky, ktor? ur?ch?uj? reakciu bez toho, aby sa spotrebovali.

Ako v?ak katalyz?tory dok??u zv??i? r?chlos? reakcie?

Pripome?te si aktiva?n? energiu E a . Molekuly s energiami men??mi ako je aktiva?n? energia nem??u navz?jom interagova? v nepr?tomnosti katalyz?tora. Katalyz?tory menia cestu, po ktorej reakcia prebieha, podobne ako sk?sen? sprievodca dl??di trasu exped?cie nie priamo cez horu, ale pomocou obch?dzkov?ch chodn?kov, v d?sledku ?oho aj tie satelity, ktor? nemali dostatok energie na v?stup na horu sa bude m?c? presun?? na in? stranu.

Napriek tomu, ?e sa katalyz?tor po?as reakcie nespotrebov?va, akt?vne sa na nej z??ast?uje, pri?om s ?inidlami vytv?ra medziprodukty, ale na konci reakcie sa vracia do p?vodn?ho stavu.

Okrem vy??ie uveden?ch faktorov ovplyv?uj?cich r?chlos? reakcie, ak existuje rozhranie medzi reaguj?cimi l?tkami (heterog?nna reakcia), r?chlos? reakcie bude z?visie? aj od kontaktnej plochy reaktantov. Predstavte si napr?klad granulu kovov?ho hlin?ka, ktor? bola vhoden? do sk?mavky obsahuj?cej vodn? roztok kyseliny chlorovod?kovej. Hlin?k je akt?vny kov, ktor? m??e reagova? s neoxida?n?mi kyselinami. S kyselinou chlorovod?kovou je reak?n? rovnica nasledovn?:

2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H 2

Hlin?k je pevn? l?tka, ?o znamen?, ?e na svojom povrchu reaguje iba s kyselinou chlorovod?kovou. Je zrejm?, ?e ak zv????me povrchov? plochu prv?m zrolovan?m hlin?kov?ch gran?l do f?lie, poskytneme t?m v???? po?et at?mov hlin?ka dostupn?ch na reakciu s kyselinou. V d?sledku toho sa r?chlos? reakcie zv??i. Podobne mo?no zv???enie povrchu pevnej l?tky dosiahnu? jej rozomlet?m na pr??ok.

Mie?an?m ?asto pozit?vne ovplyv?uje aj r?chlos? heterog?nnej reakcie, pri ktorej tuh? l?tka reaguje s plynom alebo kvapalinou, ?o je sp?soben? t?m, ?e v d?sledku mie?ania sa hromadiace sa molekuly reak?n?ch produktov odstra?uj? z reak?n? z?na a nov? ?as? molek?l ?inidla sa „vychov?“.

Posledn? vec, ktor? treba poznamena?, je tie? obrovsk? vplyv na r?chlos? reakcie a povahu ?inidiel. Napr?klad, ??m ni??ie je alkalick? kov v periodickej tabu?ke, t?m r?chlej?ie reaguje s vodou, flu?r spomedzi v?etk?ch halog?nov najr?chlej?ie reaguje s plynn?m vod?kom at?.

Stru?ne povedan?, r?chlos? reakcie z?vis? od nasleduj?cich faktorov:

1) koncentr?cia ?inidiel: ??m vy??ia, t?m vy??ia je r?chlos? reakcie

2) teplota: so zvy?uj?cou sa teplotou sa zvy?uje r?chlos? akejko?vek reakcie

3) kontaktn? plocha reaktantov: ??m v???ia je kontaktn? plocha reaktantov, t?m vy??ia je r?chlos? reakcie

4) mie?anie, ak d?jde k reakcii medzi pevnou l?tkou a kvapalinou alebo plynom, mie?anie ju m??e ur?chli?.

Definujme z?kladn? pojem chemickej kinetiky - r?chlos? chemickej reakcie:

R?chlos? chemickej reakcie je po?et element?rnych aktov chemickej reakcie, ktor? sa vyskytn? za jednotku ?asu na jednotku objemu (pre homog?nne reakcie) alebo na jednotku povrchu (pre heterog?nne reakcie).

R?chlos? chemickej reakcie je zmena koncentr?cie reaktantov za jednotku ?asu.

Prv? defin?cia je najpr?snej?ia; z neho vypl?va, ?e r?chlos? chemickej reakcie mo?no vyjadri? aj ako ?asov? zmenu ktor?hoko?vek parametra stavu s?stavy v z?vislosti od po?tu ?ast?c akejko?vek reaguj?cej l?tky, vztiahnut? na jednotku objemu alebo povrchu - elektrick? vodivos?, optick? hustota, dielektrick? kon?tanta at?. at?. Naj?astej?ie sa v?ak v ch?mii zva?uje z?vislos? koncentr?cie ?inidiel od ?asu. V pr?pade jednostrann?ch (ireverzibiln?ch) chemick?ch reakci? (?alej len jednostrann? reakcie) je zrejm?, ?e koncentr?cie v?chodiskov?ch l?tok s ?asom neust?le klesaj? (DС ref.< 0), а концентрации продуктов реакции увеличиваются (DС прод >0). Predpoklad? sa, ?e reak?n? r?chlos? je pozit?vna, tak?e matematick? defin?cia je priemern? r?chlos? reakcie v ?asovom intervale Dt sa p??e takto:

(II.1)

V r?znych ?asov?ch intervaloch m? priemern? r?chlos? chemickej reakcie r?zne hodnoty; skuto?n? (okam?it?) reak?n? r?chlos? je definovan? ako deriv?cia koncentr?cie vzh?adom na ?as:

(II.2)

Grafick? zn?zornenie z?vislosti koncentr?cie ?inidiel od ?asu je kinetick? krivka (Obr?zok 2.1).

Ry?a. 2.1 Kinetick? krivky pre v?chodiskov? l?tky (A) a reak?n? produkty (B).

Skuto?n? reak?n? r?chlos? mo?no ur?i? graficky nakreslen?m doty?nice ku kinetickej krivke (obr. 2.2); skuto?n? r?chlos? reakcie v danom ?ase sa v absol?tnej hodnote rovn? doty?nici sklonu doty?nice:

Ry?a. 2.2 Grafick? vymedzenie V ist.

(II.3)

Je potrebn? poznamena?, ?e v pr?pade, ?e stechiometrick? koeficienty v rovnici chemickej reakcie nie s? rovnak?, r?chlos? reakcie bude z?visie? od zmeny koncentr?cie toho, ktor? ?inidlo bolo stanoven?. O?ividne v reakcii

2H2 + 02 -> 2H20

koncentr?cie vod?ka, kysl?ka a vody sa menia v r?znych stup?och:

AC (H2) \u003d AC (H20) \u003d2AC (02).

R?chlos? chemickej reakcie z?vis? od mnoh?ch faktorov: od povahy reaktantov, ich koncentr?cie, teploty, povahy rozp???adla at?.

Jednou z ?loh, pred ktor?mi stoj? chemick? kinetika, je kedyko?vek ur?i? zlo?enie reak?nej zmesi (t.j. koncentr?cie v?etk?ch reaktantov), na ?o je potrebn? pozna? z?vislos? r?chlosti reakcie od koncentr?ci?. Vo v?eobecnosti plat?, ?e ??m v???ia je koncentr?cia reaktantov, t?m v???ia je r?chlos? chemickej reakcie. Z?kladom chemickej kinetiky je tzv. z?kladn? postul?t chemickej kinetiky:

R?chlos? chemickej reakcie je do ur?itej miery priamo ?mern? s??inu koncentr?ci? reaktantov.

teda za reakciu

AA + bB + dD + ... -> eE + ...

D? sa nap?sa?

(II.4)

Koeficient ?mernosti k je kon?tanta r?chlosti chemickej reakcie. R?chlostn? kon?tanta sa ??selne rovn? r?chlosti reakcie pri koncentr?ci?ch v?etk?ch reaktantov rovn?ch 1 mol/l.

Z?vislos? r?chlosti reakcie od koncentr?ci? reaktantov sa ur?uje experiment?lne a je tzv kinetick? rovnica chemick? reakcia. Je zrejm?, ?e na nap?sanie kinetickej rovnice je potrebn? experiment?lne ur?i? hodnotu r?chlostnej kon?tanty a exponentov pri koncentr?ci?ch reaktantov. Exponent pri koncentr?cii ka?d?ho z reaktantov v kinetickej rovnici chemickej reakcie (v rovnici (II.4) x, y, resp. z) je reakcia na s?kromn? objedn?vku pre tento komponent. S??et exponentov v kinetickej rovnici pre chemick? reakciu (x + y + z) je v?eobecn? reak?n? poriadok . Je potrebn? zd?razni?, ?e poradie reakcie je ur?en? len z experiment?lnych ?dajov a nes?vis? so stechiometrick?mi koeficientmi reaktantov v reak?nej rovnici. Stechiometrick? reak?n? rovnica je rovnicou materi?lovej bilancie a v ?iadnom pr?pade nem??e ur?i? charakter priebehu tejto reakcie v ?ase.

V chemickej kinetike je zvykom klasifikova? reakcie pod?a celkov?ho poradia reakcie. Uva?ujme z?vislos? koncentr?cie reaktantov od ?asu pre ireverzibiln? (jednosmern?) reakcie nult?ho, prv?ho a druh?ho r?du.

R?chlos? chemickej reakcie z?vis? od mnoh?ch faktorov, vr?tane povahy reaktantov, koncentr?cie reaktantov, teploty a pr?tomnosti katalyz?torov. Zv??me tieto faktory.

1). Povaha reaktantov. Ak d?jde k interakcii medzi l?tkami s i?novou v?zbou, potom reakcia prebieha r?chlej?ie ako medzi l?tkami s kovalentnou v?zbou.

2.) Koncentr?cia reaktantov. Aby mohla prebehn?? chemick? reakcia, musia sa molekuly reaktantov zrazi?. To znamen?, ?e molekuly sa musia k sebe pribl??i? tak bl?zko, aby at?my jednej ?astice za?ili p?sobenie elektrick?ch pol? druhej. Iba v tomto pr?pade bud? mo?n? prechody elektr?nov a zodpovedaj?ce preskupenia at?mov, v d?sledku ktor?ch sa vytv?raj? molekuly nov?ch l?tok. R?chlos? chemick?ch reakci? je teda ?mern? po?tu zr??ok, ku ktor?m doch?dza medzi molekulami, a po?et zr??ok je zase ?mern? koncentr?cii reaktantov. Na z?klade experiment?lneho materi?lu n?rski vedci Guldberg a Waage a nez?visle od nich rusk? vedec Beketov v roku 1867 sformulovali z?kladn? z?kon chemickej kinetiky - z?kon masovej akcie(ZDM): pri kon?tantnej teplote je r?chlos? chemickej reakcie priamo ?mern? s??inu koncentr?ci? reaktantov k moci ich stechiometrick?ch koeficientov. Pre v?eobecn? pr?pad:

z?kon hromadnej akcie m? tvar:

Zaznamenanie z?kona o hromadnej akcii pre dan? reakciu sa naz?va hlavn? kinetick? rovnica reakcie. V z?kladnej kinetickej rovnici je k r?chlostn? kon?tanta reakcie, ktor? z?vis? od povahy reaktantov a teploty.

V???ina chemick?ch reakci? je reverzibiln?. V priebehu tak?chto reakci? ich produkty, ke? sa hromadia, navz?jom reaguj? za vzniku v?chodiskov?ch l?tok:

R?chlos? reakcie vpred:

Miera sp?tnej v?zby:

V ?ase rovnov?hy:

Odtia? z?kon p?sobiacich m?s v stave rovnov?hy nadobudne podobu:

,

kde K je rovnov??na kon?tanta reakcie.

3) Vplyv teploty na r?chlos? reakcie. R?chlos? chemick?ch reakci? sa spravidla zvy?uje pri prekro?en? teploty. Uva?ujme o tom na pr?klade interakcie vod?ka s kysl?kom.

2H2+02 \u003d 2H20

Pri 20 0 C je reak?n? r?chlos? prakticky nulov? a trvalo by 54 mili?rd rokov, k?m by interakcia pre?la o 15 %. Pri 500 °C trv? tvorba vody 50 min?t a pri 700 °C reakcia prebieha okam?ite.

Vyjadruje sa z?vislos? r?chlosti reakcie od teploty van't Hoffovo pravidlo: so zv??en?m teploty o 10 °C sa r?chlos? reakcie zv??i 2 a? 4 kr?t. Van't Hoffovo pravidlo je nap?san?:

4) Vplyv katalyz?torov. R?chlos? chemick?ch reakci? je mo?n? ovl?da? pomocou katalyz?tory- l?tky, ktor? menia r?chlos? reakcie a po reakcii zost?vaj? nezmenen?. Zmena r?chlosti reakcie v pr?tomnosti katalyz?tora sa naz?va katal?za. Rozli?ova? pozit?vne(r?chlos? reakcie sa zvy?uje) a negat?vne(zni?uje sa r?chlos? reakcie) katal?za. Niekedy sa katalyz?tor tvor? po?as reakcie, tak?to procesy sa naz?vaj? autokatalytick?. Rozli?ujte medzi homog?nnou a heterog?nnou katal?zou.

O homog?nne Pri katal?ze s? katalyz?tor a reaktanty v rovnakej f?ze. Napr?klad:

O heterog?nne Pri katal?ze s? katalyz?tor a reaktanty v r?znych f?zach. Napr?klad:

Heterog?nna katal?za je spojen? s enzymatick?mi procesmi. V?etky chemick? procesy prebiehaj?ce v ?iv?ch organizmoch s? katalyzovan? enz?mami, ?o s? bielkoviny s ur?it?mi ?pecializovan?mi funkciami. V roztokoch, v ktor?ch prebiehaj? enzymatick? procesy, nie je typick? heterog?nne m?dium v d?sledku absencie jasne definovan?ho f?zov?ho rozhrania. Tak?to procesy sa ozna?uj? ako mikroheterog?nna katal?za.