N?r man definierar begreppet kemisk reaktionshastighet det ?r n?dv?ndigt att skilja mellan homogena och heterogena reaktioner. Om reaktionen fortskrider i ett homogent system, till exempel i en l?sning eller i en blandning av gaser, sker den i hela systemets volym. Hastigheten f?r en homogen reaktion kallas m?ngden av ett ?mne som g?r in i en reaktion eller bildas som ett resultat av en reaktion per tidsenhet i en volymenhet av systemet. Eftersom f?rh?llandet mellan antalet mol av ett ?mne och volymen i vilket det ?r f?rdelat ?r den mol?ra koncentrationen av ?mnet, kan hastigheten f?r en homogen reaktion ocks? definieras som f?r?ndring i koncentrationen per tidsenhet av n?got av ?mnena: det initiala reagenset eller reaktionsprodukten. F?r att s?kerst?lla att resultatet av ber?kningen alltid ?r positivt, oavsett om det produceras av ett reagens eller en produkt, anv?nds tecknet "±" i formeln:

Beroende p? reaktionens karakt?r kan tiden uttryckas inte bara i sekunder, som kr?vs av SI-systemet, utan ocks? i minuter eller timmar. Under reaktionen ?r v?rdet p? dess hastighet inte konstant, utan ?ndras kontinuerligt: det minskar, eftersom koncentrationerna av utg?ngs?mnena minskar. Ovanst?ende ber?kning ger medelv?rdet av reaktionshastigheten ?ver ett visst tidsintervall Dt = t 2 – t 1 . Den sanna (momentana) hastigheten definieras som den gr?ns till vilken f?rh?llandet D FR?N/ Dt vid Dt -> 0, dvs den sanna hastigheten ?r lika med tidsderivatan av koncentrationen.

F?r en reaktion vars ekvation inneh?ller st?kiometriska koefficienter som skiljer sig fr?n enhet, ?r hastighetsv?rdena som uttrycks f?r olika ?mnen inte desamma. Till exempel, f?r reaktionen A + 3B \u003d D + 2E, ?r f?rbrukningen av ?mne A en mol, ?mne B ?r tre mol, ankomsten av ?mne E ?r tv? mol. Det ?r d?rf?r y (A) = 1/3 y (B) = y (D)= 1/2 y (E) eller y (E). = 2/3 y (AT) .

Om en reaktion fortskrider mellan ?mnen som befinner sig i olika faser av ett heterogent system, kan det bara ske i gr?nsytan mellan dessa faser. Till exempel sker v?xelverkan mellan en sur l?sning och en metallbit endast p? ytan av metallen. Hastigheten f?r en heterogen reaktion kallas m?ngden av ett ?mne som g?r in i en reaktion eller bildas som ett resultat av en reaktion per tidsenhet per enhet av gr?nssnittet mellan faserna:

.

Beroendet av hastigheten f?r en kemisk reaktion p? koncentrationen av reaktanter uttrycks av lagen om massverkan: vid en konstant temperatur ?r hastigheten f?r en kemisk reaktion direkt proportionell mot produkten av de mol?ra koncentrationerna av reaktanterna upph?jda till potenser lika med koefficienterna i formlerna f?r dessa ?mnen i reaktionsekvationen. Sen f?r reaktionen

2A + B -> produkter

f?rh?llandet y ~ · FR?N A 2 FR?N B, och f?r ?verg?ngen till j?mst?lldhet inf?rs proportionalitetskoefficienten k, ringde reaktionshastighetskonstant:

y = k· FR?N A 2 FR?N B = k[A] 2 [V]

(mol?ra koncentrationer i formler kan betecknas som bokstaven FR?N med motsvarande index och formeln f?r ?mnet inom hakparenteser). Den fysiska betydelsen av reaktionshastighetskonstanten ?r reaktionshastigheten vid koncentrationer av alla reaktanter lika med 1 mol/l. Dimensionen p? reaktionshastighetskonstanten beror p? antalet faktorer p? h?ger sida av ekvationen och kan vara fr?n -1; s -1 (l/mol); s –1 (l 2 / mol 2), etc., det vill s?ga s? att reaktionshastigheten i alla fall i ber?kningar uttrycks i mol l –1 s –1.

F?r heterogena reaktioner inkluderar ekvationen f?r lagen om massverkan koncentrationerna av endast de ?mnen som ?r i gasfas eller i l?sning. Koncentrationen av ett ?mne i den fasta fasen ?r ett konstant v?rde och ing?r i hastighetskonstanten, till exempel, f?r f?rbr?nningsprocessen av kol C + O 2 = CO 2, ?r lagen om massverkan skriven:

y = k jag const = k·,

var k= k jag konst.

I system d?r ett eller flera ?mnen ?r gaser beror reaktionshastigheten ?ven p? trycket. Till exempel, n?r v?te interagerar med jod?nga H 2 + I 2 \u003d 2HI, kommer hastigheten f?r en kemisk reaktion att best?mmas av uttrycket:

y = k··.

Om trycket ?kas, till exempel med en faktor 3, kommer volymen som upptas av systemet att minska med samma m?ngd, och f?ljaktligen kommer koncentrationerna av var och en av reaktanterna att ?ka med samma m?ngd. Reaktionshastigheten i detta fall kommer att ?ka med 9 g?nger

Temperaturberoende av reaktionshastigheten beskrivs av van't Hoff-regeln: f?r varje 10 graders ?kning av temperaturen ?kar reaktionshastigheten med 2-4 g?nger. Detta betyder att n?r temperaturen ?kar exponentiellt, ?kar hastigheten f?r en kemisk reaktion exponentiellt. Basen i progressionsformeln ?r reaktionshastighetens temperaturkoefficientg, som visar hur m?nga g?nger hastigheten f?r en given reaktion ?kar (eller, vad som ?r densamma, hastighetskonstanten) med en ?kning av temperaturen med 10 grader. Matematiskt uttrycks van't Hoff-regeln med formlerna:

eller

var och ?r reaktionshastigheterna, respektive, i b?rjan t 1 och final t 2 temperaturer. Van't Hoffs regel kan ocks? uttryckas p? f?ljande s?tt:

; ; ; ,

d?r och ?r reaktionens hastighet och hastighetskonstant vid en temperatur t; och ?r samma v?rden vid temperatur t +10n; n?r antalet "tio graders" intervall ( n =(t 2 –t 1)/10) med vilken temperaturen har ?ndrats (kan vara ett heltal eller br?ktal, positivt eller negativt).

Exempel p? probleml?sning

Exempel 1 Hur kommer reaktionshastigheten 2СО + О 2 = 2СО 2 i ett slutet k?rl att f?r?ndras om trycket f?rdubblas?

L?sning:

Hastigheten f?r den specificerade kemiska reaktionen best?ms av uttrycket:

y b?rja = k· [CO]2 · [O2].

En ?kning av trycket leder till en ?kning av koncentrationen av b?da reagenserna med en faktor 2. Med detta i ?tanke, skriver vi om uttrycket f?r lagen om massaktion:

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

Svar: Reaktionshastigheten kommer att ?ka med 8 g?nger.

Exempel 2 Ber?kna hur m?nga g?nger reaktionshastigheten kommer att ?ka om temperaturen i systemet h?js fr?n 20 °C till 100 °C, antag att v?rdet p? temperaturkoefficienten f?r reaktionshastigheten ?r 3.

L?sning:

F?rh?llandet mellan reaktionshastigheter vid tv? olika temperaturer ?r relaterat till temperaturkoefficienten och temperaturf?r?ndringen med formeln:

Ber?kning:

Svar: Reaktionshastigheten kommer att ?ka med 6561 g?nger.

Exempel 3 N?r man studerade den homogena reaktionen A + 2B = 3D fann man att inom 8 minuter efter reaktionen minskade m?ngden ?mne A i reaktorn fr?n 5,6 mol till 4,4 mol. Reaktionsmassans volym var 56 liter. Ber?kna medelhastigheten f?r en kemisk reaktion under den studerade tidsperioden f?r ?mnena A, B och D.

L?sning:

Vi anv?nder formeln i enlighet med definitionen av begreppet "medelhastighet f?r en kemisk reaktion" och ers?tter de numeriska v?rdena och erh?ller medelhastigheten f?r reagens A:

Det f?ljer av reaktionsekvationen att j?mf?rt med f?rlusthastigheten av ?mne A ?r f?rlusthastigheten f?r ?mne B dubbelt s? stor och ?kningshastigheten i m?ngden produkt D ?r tre g?nger st?rre. F?ljaktligen:

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

och d? 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 moll -1 min -1

Svar: u(A) = 2,68 10-3 moll-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.

Exempel 4 F?r att best?mma hastighetskonstanten f?r de homogena reaktionsprodukterna A + 2B -> utf?rdes tv? experiment vid olika koncentrationer av ?mne B och reaktionshastigheten m?ttes.

Hastigheten f?r en kemisk reaktion

Hastigheten f?r en kemisk reaktion- f?r?ndring av m?ngden av ett av de reagerande ?mnena per tidsenhet i en enhet av reaktionsutrymme. Det ?r ett nyckelbegrepp inom kemisk kinetik. Hastigheten f?r en kemisk reaktion ?r alltid positiv, d?rf?r, om den best?ms av det initiala ?mnet (vars koncentration minskar under reaktionen), s? multipliceras det resulterande v?rdet med -1.

Till exempel f?r en reaktion:

uttrycket f?r hastighet kommer att se ut s? h?r:

. Hastigheten f?r en kemisk reaktion vid varje tidpunkt ?r proportionell mot koncentrationerna av reaktanterna, upph?jda till potenser lika med deras st?kiometriska koefficienter.

F?r element?ra reaktioner ?r exponenten vid koncentrationsv?rdet f?r varje ?mne ofta lika med dess st?kiometriska koefficient; f?r komplexa reaktioner observeras inte denna regel. F?rutom koncentrationen p?verkar f?ljande faktorer hastigheten f?r en kemisk reaktion:

• reaktanternas natur,
• n?rvaron av en katalysator
• temperatur (van't Hoff-regeln),
• tryck,
• reaktanternas yta.

Om vi betraktar den enklaste kemiska reaktionen A + B -> C, s? m?rker vi det omedelbar hastigheten f?r en kemisk reaktion ?r inte konstant.

Litteratur

• Kubasov A. A. Kemisk kinetik och katalys.
• Prigogine I., Defey R. Chemical thermodynamics. Novosibirsk: Nauka, 1966. 510 sid.
• Yablonsky G. S., Bykov V. I., Gorban A. N., Kinetiska modeller f?r katalytiska reaktioner, Novosibirsk: Nauka (Siberian Branch), 1983.- 255 s.

Wikimedia Foundation. 2010 .

Se vad "hastigheten f?r en kemisk reaktion" ?r i andra ordb?cker:

Grundl?ggande koncept f?r kemisk kinetik. F?r enkla homogena reaktioner m?ts hastigheten f?r en kemisk reaktion genom f?r?ndringen av antalet mol av det reagerade ?mnet (vid en konstant volym av systemet) eller genom f?r?ndringen i koncentrationen av n?gon av utg?ngs?mnena ... Stor encyklopedisk ordbok

KEMISK REAKTIONSHASTIGHET- grundbegreppet kemi. kinetik, uttrycker f?rh?llandet mellan m?ngden av det reagerade ?mnet (i mol) och den tid under vilken interaktionen intr?ffade. Eftersom koncentrationerna av reaktanterna ?ndras under interaktionen ?r hastigheten vanligtvis ... Great Polytechnic Encyclopedia

kemisk reaktionshastighet- ett v?rde som k?nnetecknar intensiteten av en kemisk reaktion. Bildningshastigheten f?r en reaktionsprodukt ?r m?ngden av denna produkt som ett resultat av en reaktion per tidsenhet per volymenhet (om reaktionen ?r homogen) eller per ... ...

Grundl?ggande koncept f?r kemisk kinetik. F?r enkla homogena reaktioner m?ts hastigheten f?r en kemisk reaktion genom en f?r?ndring av antalet mol av det reagerade ?mnet (vid en konstant volym av systemet) eller genom en f?r?ndring i koncentrationen av n?gon av utg?ngs?mnena ... encyklopedisk ordbok

Ett v?rde som k?nnetecknar intensiteten av en kemisk reaktion (se kemiska reaktioner). Bildningshastigheten f?r en reaktionsprodukt ?r m?ngden av denna produkt som resulterar fr?n reaktionen per tidsenhet i volymenhet (om ... ...

Main begreppet kemi. kinetik. F?r enkla homogena reaktioner S. x. R. m?ts genom en f?r?ndring i antalet mol reagerat in va (vid en konstant volym av systemet) eller genom en f?r?ndring i koncentrationen av n?gon av de initiala i in- eller reaktionsprodukterna (om volymen av systemet ...

F?r komplexa reaktioner som best?r av flera. stadier (enkla eller element?ra reaktioner), mekanismen ?r en upps?ttning stadier, som ett resultat av vilka de f?rsta i va omvandlas till produkter. Mellanliggande i dig i dessa reaktioner kan fungera som molekyler, ... ... Naturvetenskap. encyklopedisk ordbok

- (engelsk nukleofil substitutionsreaktion) substitutionsreaktioner d?r attacken utf?rs av ett nukleofilt reagens som b?r ett odelat elektronpar. Den l?mnande gruppen i nukleofila substitutionsreaktioner kallas en nukleofug. Alla ... Wikipedia

Omvandlingen av ett ?mne till ett annat, skiljer sig fr?n originalet i kemisk sammans?ttning eller struktur. Det totala antalet atomer f?r varje givet grund?mne, s?v?l som de kemiska grund?mnena sj?lva som utg?r ?mnen, kvarst?r i R. x. of?r?ndrad; denna R. x ... Stora sovjetiska encyklopedien

ritningshastighet- linj?r hastighet f?r metallr?relse vid utg?ngen fr?n formen, m/s. P? moderna ritmaskiner n?r ritningshastigheten 50-80 m/s. Men ?ven vid tr?ddragning ?verstiger hastigheten som regel inte 30–40 m/s. Vid … … Encyclopedic Dictionary of Metallurgy

Vissa kemiska reaktioner intr?ffar n?stan omedelbart (explosion av en syre-v?teblandning, jonbytesreaktioner i en vattenl?sning), den andra - snabbt (f?rbr?nning av ?mnen, interaktion av zink med syra) och andra - l?ngsamt (rostning av j?rn, s?nderfall av organiska rester). S? l?ngsamma reaktioner ?r k?nda att en person helt enkelt inte kan l?gga m?rke till dem. Till exempel sker omvandlingen av granit till sand och lera under tusentals ?r.

Med andra ord kan kemiska reaktioner fortg? med olika fart.

Men vad ?r hastighetsreaktion? Vad ?r den exakta definitionen av denna kvantitet och, viktigast av allt, dess matematiska uttryck?

Reaktionshastigheten ?r f?r?ndringen i m?ngden av ett ?mne under en tidsenhet i en volymenhet. Matematiskt skrivs detta uttryck som:

Var n 1 ochn 2 - m?ngden ?mne (mol) vid tidpunkten t 1 respektive t 2 i ett system med en volym V.

Vilket plus- eller minustecken (±) som kommer att st? f?re uttrycket av hastighet beror p? om vi tittar p? en f?r?ndring av m?ngden av vilket ?mne - en produkt eller en reaktant.

Uppenbarligen f?rbrukas reagensen under reaktionens g?ng, det vill s?ga deras antal minskar, d?rf?r har uttrycket (n 2 - n 1) alltid ett v?rde mindre ?n noll f?r reagenserna. Eftersom hastigheten inte kan vara ett negativt v?rde m?ste i detta fall ett minustecken s?ttas f?re uttrycket.

Om vi tittar p? f?r?ndringen i m?ngden av produkten, och inte reaktanten, kr?vs inte minustecknet f?re uttrycket f?r att ber?kna hastigheten, eftersom uttrycket (n 2 - n 1) i detta fall alltid ?r positivt , d?rf?r att m?ngden produkt som ett resultat av reaktionen kan bara ?ka.

F?rh?llandet mellan m?ngden ?mne n till den volym i vilken denna m?ngd ?mne finns, kallad molkoncentrationen FR?N:

Med hj?lp av begreppet mol?r koncentration och dess matematiska uttryck kan vi allts? skriva ett annat s?tt att best?mma reaktionshastigheten:

Reaktionshastigheten ?r f?r?ndringen i molkoncentrationen av ett ?mne som ett resultat av en kemisk reaktion under en tidsenhet:

Faktorer som p?verkar reaktionshastigheten

Det ?r ofta extremt viktigt att veta vad som best?mmer hastigheten p? en viss reaktion och hur man kan p?verka den. Till exempel k?mpar oljeraffineringsindustrin bokstavligen f?r varje ytterligare halv procent av produkten per tidsenhet. N?r allt kommer omkring, med tanke p? den enorma m?ngden olja som bearbetas, flyter till och med en halv procent in i en stor ?rlig ekonomisk vinst. I vissa fall ?r det extremt viktigt att bromsa alla reaktioner, i synnerhet korrosion av metaller.

S? vad beror reaktionshastigheten p?? Det beror, konstigt nog, p? m?nga olika parametrar.

F?r att f?rst? denna fr?ga, l?t oss f?rst och fr?mst f?rest?lla oss vad som h?nder som ett resultat av en kemisk reaktion, till exempel:

A + B -> C + D

Ekvationen som skrivits ovan ?terspeglar processen d?r molekylerna av ?mnena A och B, som kolliderar med varandra, bildar molekyler av ?mnena C och D.

Det vill s?ga, utan tvekan, f?r att reaktionen ska kunna ?ga rum ?r ?tminstone en kollision av utg?ngs?mnenas molekyler n?dv?ndig. Sj?lvklart, om vi ?kar antalet molekyler per volymenhet kommer antalet kollisioner att ?ka p? samma s?tt som frekvensen av dina kollisioner med passagerare i en fullsatt buss kommer att ?ka j?mf?rt med en halvtom.

Med andra ord, reaktionshastigheten ?kar med ?kande koncentration av reaktanterna.

I fallet n?r en eller flera av reaktanterna ?r gaser, ?kar reaktionshastigheten med ?kande tryck, eftersom trycket hos en gas alltid ?r direkt proportionell mot koncentrationen av dess ing?ende molekyler.

Kollisionen av partiklar ?r emellertid en n?dv?ndig men inte tillr?cklig f?ruts?ttning f?r att reaktionen ska fortg?. Faktum ?r att, enligt ber?kningar, antalet kollisioner av de reagerande ?mnenas molekyler vid deras rimliga koncentration ?r s? stort att alla reaktioner m?ste fortg? p? ett ?gonblick. Detta sker dock inte i praktiken. Vad ?r problemet?

Faktum ?r att inte varje kollision av reaktantmolekyler n?dv?ndigtvis kommer att vara effektiv. M?nga kollisioner ?r elastiska - molekyler studsar av varandra som bollar. F?r att reaktionen ska kunna ske m?ste molekylerna ha tillr?cklig kinetisk energi. Den minsta energi som reaktanternas molekyler m?ste ha f?r att reaktionen ska kunna ske kallas aktiveringsenergi och betecknas som E a. I ett system som best?r av ett stort antal molekyler finns en energif?rdelning av molekyler, n?gra av dem har l?g energi, vissa har h?g och medelenergi. Av alla dessa molekyler har bara en liten del av molekylerna en energi som ?r st?rre ?n aktiveringsenergin.

Som bekant fr?n fysikens lopp ?r temperatur faktiskt ett m?tt p? den kinetiska energin hos de partiklar som utg?r ?mnet. Det vill s?ga, ju snabbare partiklarna som utg?r ?mnet r?r sig, desto h?gre ?r dess temperatur. Genom att h?ja temperaturen ?kar vi allts? i huvudsak molekylernas kinetiska energi, vilket resulterar i att andelen molekyler med energier som ?verstiger E a ?kar, och deras kollision kommer att leda till en kemisk reaktion.

Faktumet om temperaturens positiva effekt p? reaktionshastigheten fastst?lldes empiriskt redan p? 1800-talet av den holl?ndska kemisten Van't Hoff. Baserat p? sin forskning formulerade han en regel som fortfarande b?r hans namn, och den l?ter s? h?r:

Hastigheten f?r varje kemisk reaktion ?kar med 2-4 g?nger med en ?kning av temperaturen med 10 grader.

Den matematiska representationen av denna regel skrivs som:

var V 2 och V 1 ?r hastigheten vid temperatur t 2 respektive t 1, och y ?r temperaturkoefficienten f?r reaktionen, vars v?rde oftast ligger i intervallet fr?n 2 till 4.

Ofta kan frekvensen av m?nga reaktioner ?kas genom att anv?nda katalysatorer.

Katalysatorer ?r ?mnen som p?skyndar en reaktion utan att f?rbrukas.

Men hur lyckas katalysatorer ?ka reaktionshastigheten?

?terkalla aktiveringsenergin E a . Molekyler med energier mindre ?n aktiveringsenergin kan inte interagera med varandra i fr?nvaro av en katalysator. Katalysatorer ?ndrar v?gen l?ngs vilken reaktionen fortskrider, liknande hur en erfaren guide kommer att bana v?gen f?r expeditionen inte direkt genom berget, utan med hj?lp av bypass-v?gar, vilket resulterar i att ?ven de satelliter som inte hade tillr?ckligt med energi att bestiga berget kommer att kunna flytta till en annan hennes sida.

Trots det faktum att katalysatorn inte f?rbrukas under reaktionen, tar den ?nd? en aktiv del i den och bildar mellanliggande f?reningar med reagens, men i slutet av reaktionen ?terg?r den till sitt ursprungliga tillst?nd.

F?rutom ovanst?ende faktorer som p?verkar reaktionshastigheten, om det finns ett gr?nssnitt mellan de reagerande ?mnena (heterogen reaktion), kommer reaktionshastigheten ocks? att bero p? reaktanternas kontaktyta. F?rest?ll dig till exempel ett granulat av metalliskt aluminium som har tappats i ett provr?r som inneh?ller en vattenl?sning av saltsyra. Aluminium ?r en aktiv metall som kan reagera med icke-oxiderande syror. Med saltsyra ?r reaktionsekvationen f?ljande:

2Al + 6HCl -> 2AlCl3 + 3H2

Aluminium ?r ett fast ?mne, vilket inneb?r att det bara reagerar med saltsyra p? sin yta. Uppenbarligen, om vi ?kar ytan genom att f?rst rulla aluminiumgranulen till folie, tillhandah?ller vi d?rigenom ett st?rre antal aluminiumatomer tillg?ngliga f?r reaktion med syran. Som ett resultat kommer reaktionshastigheten att ?ka. P? liknande s?tt kan en ?kning av ytan p? ett fast ?mne uppn?s genom att mala det till ett pulver.

Hastigheten f?r en heterogen reaktion, d?r en fast substans reagerar med en gasformig eller v?tska, p?verkas ocks? ofta positivt av omr?rning, vilket beror p? det faktum att de ackumulerande molekylerna i reaktionsprodukterna avl?gsnas fr?n omr?rningen. reaktionszonen och en ny del av reagensmolekylerna "uppsamlas".

Det sista att notera ?r ocks? det enorma inflytandet p? reaktionshastigheten och reagensens natur. Till exempel, ju l?gre alkalimetallen ?r i det periodiska systemet, desto snabbare reagerar den med vatten, fluor bland alla halogener reagerar snabbast med v?tgas, etc.

Sammanfattningsvis beror reaktionshastigheten p? f?ljande faktorer:

1) koncentration av reagens: ju h?gre desto h?gre reaktionshastighet

2) temperatur: med ?kande temperatur ?kar reaktionshastigheten

3) reaktanternas kontaktyta: ju st?rre kontaktyta reaktanterna ?r, desto h?gre reaktionshastighet

4) omr?rning, om reaktionen sker mellan ett fast ?mne och en v?tska eller gas, kan omr?rning p?skynda den.

L?t oss definiera det grundl?ggande konceptet f?r kemisk kinetik - hastigheten f?r en kemisk reaktion:

Hastigheten f?r en kemisk reaktion ?r antalet element?ra handlingar av en kemisk reaktion som intr?ffar per tidsenhet per volymenhet (f?r homogena reaktioner) eller per enhetsyta (f?r heterogena reaktioner).

Hastigheten f?r en kemisk reaktion ?r f?r?ndringen i koncentrationen av reaktanter per tidsenhet.

Den f?rsta definitionen ?r den mest rigor?sa; det f?ljer av det att hastigheten f?r en kemisk reaktion ocks? kan uttryckas som en f?r?ndring i tiden f?r vilken parameter som helst av systemets tillst?nd, beroende p? antalet partiklar av n?got reagerande ?mne, h?nvisat till en enhet av volym eller yta - elektrisk ledningsf?rm?ga, optisk densitet, dielektricitetskonstant, etc. etc. Men oftast i kemi beaktas beroendet av koncentrationen av reagenser p? tid. Vid ensidiga (irreversibla) kemiska reaktioner (nedan beaktas endast ensidiga reaktioner) ?r det uppenbart att koncentrationerna av utg?ngs?mnena st?ndigt minskar med tiden (DС ref.< 0), а концентрации продуктов реакции увеличиваются (DС прод >0). Reaktionshastigheten antas vara positiv, s? den matematiska definitionen ?r genomsnittlig reaktionshastighet i tidsintervallet Dt skrivs enligt f?ljande:

(II.1)

I olika tidsintervall har medelhastigheten f?r en kemisk reaktion olika v?rden; sann (momentan) reaktionshastighet definieras som derivatan av koncentration med avseende p? tid:

(II.2)

Grafisk representation av beroendet av koncentrationen av reagenser p? tid ?r kinetisk kurva (Figur 2.1).

Ris. 2.1 Kinetiska kurvor f?r utg?ngsmaterial (A) och reaktionsprodukter (B).

Den sanna reaktionshastigheten kan best?mmas grafiskt genom att rita en tangent till den kinetiska kurvan (Fig. 2.2); den sanna reaktionshastigheten vid en given tidpunkt ?r i absolut v?rde lika med tangenten till tangentens lutning:

Ris. 2.2 Grafisk definition V ist.

(II.3)

Det b?r noteras att i h?ndelse av att de st?kiometriska koefficienterna i den kemiska reaktionsekvationen inte ?r desamma, kommer reaktionshastigheten att bero p? f?r?ndringen i koncentrationen av vilket reagens som best?mdes. Uppenbarligen i reaktionen

2H2 + O2 -> 2H2O

koncentrationer av v?te, syre och vatten varierar i varierande grad:

DC (H 2) \u003d DC (H 2 O) \u003d 2 DC (O 2).

Hastigheten f?r en kemisk reaktion beror p? m?nga faktorer: reaktanternas natur, deras koncentration, temperatur, l?sningsmedlets natur, etc.

En av uppgifterna f?r kemisk kinetik ?r att best?mma sammans?ttningen av reaktionsblandningen (d.v.s. koncentrationerna av alla reaktanter) n?r som helst, f?r vilket det ?r n?dv?ndigt att k?nna till reaktionshastighetens beroende av koncentrationer. I allm?nhet g?ller att ju h?gre koncentrationen av reaktanterna ?r, desto st?rre ?r hastigheten f?r den kemiska reaktionen. Grunden f?r kemisk kinetik ?r den s? kallade. grundl?ggande postulat f?r kemisk kinetik:

Hastigheten f?r en kemisk reaktion ?r direkt proportionell mot produkten av koncentrationerna av reaktanterna, taget i viss utstr?ckning.

dvs f?r reaktionen

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

Kan skrivas

(II.4)

Proportionalitetskoefficienten k ?r kemisk reaktionshastighetskonstant. Hastighetskonstanten ?r numeriskt lika med reaktionshastigheten vid koncentrationer av alla reaktanter lika med 1 mol/L.

Reaktionshastighetens beroende av koncentrationerna av reaktanter best?ms experimentellt och kallas kinetisk ekvation kemisk reaktion. Det ?r uppenbart att f?r att skriva den kinetiska ekvationen ?r det n?dv?ndigt att experimentellt best?mma v?rdet p? hastighetskonstanten och exponenterna vid koncentrationerna av reaktanterna. Exponenten vid koncentrationen av var och en av reaktanterna i den kinetiska ekvationen f?r en kemisk reaktion (i ekvation (II.4) x, y respektive z) ?r privat orderreaktion f?r denna komponent. Summan av exponenterna i den kinetiska ekvationen f?r en kemisk reaktion (x + y + z) ?r allm?n reaktionsordning . Det b?r betonas att reaktionsordningen endast best?ms fr?n experimentella data och inte ?r relaterad till de st?kiometriska koefficienterna f?r reaktanterna i reaktionsekvationen. Den st?kiometriska reaktionsekvationen ?r en materialbalansekvation och kan inte p? n?got s?tt best?mma karakt?ren av denna reaktions f?rlopp i tid.

Inom kemisk kinetik ?r det vanligt att klassificera reaktioner efter reaktionens ?vergripande ordning. L?t oss ?verv?ga beroendet av koncentrationen av reaktanter i tid f?r irreversibla (env?gs) reaktioner av noll, f?rsta och andra ordningen.

Hastigheten f?r en kemisk reaktion beror p? m?nga faktorer, inklusive reaktanternas natur, koncentrationen av reaktanter, temperatur och n?rvaron av katalysatorer. L?t oss ?verv?ga dessa faktorer.

1). Reaktanternas natur. Om det finns en interaktion mellan ?mnen med en jonbindning, s? fortskrider reaktionen snabbare ?n mellan ?mnen med en kovalent bindning.

2.) Reaktantkoncentration. F?r att en kemisk reaktion ska kunna ske m?ste reaktanternas molekyler kollidera. Det vill s?ga att molekylerna m?ste komma s? n?ra varandra att atomerna i en partikel upplever verkan av den andras elektriska f?lt. Endast i detta fall kommer ?verg?ngar av elektroner och motsvarande omarrangemang av atomer att vara m?jliga, som ett resultat av vilka molekyler av nya ?mnen bildas. S?ledes ?r hastigheten f?r kemiska reaktioner proportionell mot antalet kollisioner som sker mellan molekyler, och antalet kollisioner ?r i sin tur proportionell mot koncentrationen av reaktanter. P? basis av experimentmaterialet formulerade de norska forskarna Guldberg och Waage och, oberoende av dem, den ryske forskaren Beketov 1867 grundlagen f?r kemisk kinetik - lagen om massaktion(ZDM): vid en konstant temperatur ?r hastigheten f?r en kemisk reaktion direkt proportionell mot produkten av koncentrationerna av reaktanterna till styrkan av deras st?kiometriska koefficienter. F?r det allm?nna fallet:

lagen om massaktion har formen:

Massaktionslagen f?r en given reaktion kallas reaktionens huvudsakliga kinetiska ekvation. I den grundl?ggande kinetiska ekvationen ?r k reaktionshastighetskonstanten, som beror p? reaktanternas natur och temperatur.

De flesta kemiska reaktioner ?r reversibla. Under loppet av s?dana reaktioner reagerar deras produkter, n?r de ackumuleras, med varandra f?r att bilda utg?ngs?mnena:

Fram?t reaktionshastighet:

Feedbackfrekvens:

Vid tidpunkten f?r j?mvikt:

H?rifr?n kommer lagen om agerande massor i ett j?mviktstillst?nd att ta formen:

,

d?r K ?r j?mviktskonstanten f?r reaktionen.

3) Temperaturens inverkan p? reaktionshastigheten. Hastigheten f?r kemiska reaktioner ?kar som regel n?r temperaturen ?verskrids. L?t oss ?verv?ga detta med hj?lp av exemplet p? interaktionen av v?te med syre.

2H2 + O2 \u003d 2H2O

Vid 20 0 C ?r reaktionshastigheten praktiskt taget noll och det skulle ta 54 miljarder ?r f?r interaktionen att passera med 15 %. Vid 500 0 C tar det 50 minuter att bilda vatten och vid 700 0 C forts?tter reaktionen omedelbart.

Reaktionshastighetens beroende av temperaturen uttrycks van't Hoffs regel: med en ?kning av temperaturen med ca 10 ?kar reaktionshastigheten med 2 - 4 g?nger. Van't Hoffs regel ?r skriven:

4) Inverkan av katalysatorer. Hastigheten f?r kemiska reaktioner kan styras av katalysatorer- ?mnen som ?ndrar reaktionshastigheten och f?rblir of?r?ndrade efter reaktionen. F?r?ndringen i reaktionshastigheten i n?rvaro av en katalysator kallas katalys. Skilja p? positiv(reaktionshastigheten ?kar) och negativ(reaktionshastigheten minskar) katalys. Ibland bildas katalysatorn under reaktionen, s?dana processer kallas autokatalytiska. Skilj mellan homogen och heterogen katalys.

P? homogen Vid katalys ?r katalysatorn och reaktanterna i samma fas. Till exempel:

P? heterogen Vid katalys ?r katalysatorn och reaktanterna i olika faser. Till exempel:

Heterogen katalys ?r associerad med enzymatiska processer. Alla kemiska processer som f?rekommer i levande organismer katalyseras av enzymer, som ?r proteiner med vissa specialiserade funktioner. I l?sningar d?r enzymatiska processer ?ger rum, finns det inget typiskt heterogent medium, p? grund av fr?nvaron av ett klart definierat fasgr?nssnitt. S?dana processer h?nvisas till som mikroheterogen katalys.