Taux de réaction chimique

Taux de réaction chimique- variation de la quantité d'un des réactifs par unité de temps dans une unité d'espace réactionnel. C'est un concept clé en cinétique chimique. La vitesse d'une réaction chimique est toujours une valeur positive, par conséquent, si elle est déterminée par la substance initiale (dont la concentration diminue au cours de la réaction), alors la valeur résultante est multipliée par -1.

Par exemple, pour une réaction :

l'expression de la vitesse ressemblera à ceci :

... La vitesse d'une réaction chimique à chaque instant du temps est proportionnelle aux concentrations des réactifs portées à des puissances égales à leurs coefficients stoechiométriques.

Pour les réactions élémentaires, l'exposant à la concentration de chaque substance est souvent égal à son coefficient stoechiométrique ; pour les réactions complexes, cette règle n'est pas respectée. En plus de la concentration, les facteurs suivants affectent la vitesse d'une réaction chimique :

• la nature des substances réagissantes,
• présence d'un catalyseur,
• température (règle de van't Hoff),
• pression,
• la surface des réactifs.

Si nous considérons la réaction chimique la plus simple A + B → C, alors nous remarquons que instant la vitesse d'une réaction chimique est variable.

Littérature

• Kubasov A.A. Cinétique chimique et catalyse.
• Prigogine I., Defey R. Thermodynamique chimique. Novossibirsk : Nauka, 1966.510 p.
• Yablonsky G.S., Bykov V.I., Gorban A.N., Modèles cinétiques de réactions catalytiques, Novosibirsk : Nauka (branche sibérienne), 1983.- 255 p.

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Dans la vie, nous sommes confrontés à différentes réactions chimiques. Certains d'entre eux, comme la rouille du fer, peuvent prendre plusieurs années. D'autres, comme la fermentation du sucre en alcool, prennent plusieurs semaines. Le bois de chauffage dans le poêle brûle en quelques heures et l'essence dans le moteur en une fraction de seconde.

Pour réduire les coûts d'équipement, les usines chimiques augmentent la vitesse des réactions. Et certains processus, par exemple la détérioration des aliments, la corrosion des métaux, doivent être ralentis.

Taux de réaction chimique peut être exprimé comme changement de la quantité de substance (n, modulo) par unité de temps (t) - comparer la vitesse d'un corps en mouvement en physique à un changement de coordonnées par unité de temps : υ = Δx / Δt. Pour que la vitesse ne dépende pas du volume du récipient dans lequel la réaction a lieu, nous divisons l'expression par le volume des substances réagissant (v), c'est-à-dire que nous obtenons modification de la quantité d'une substance par unité de temps dans une unité de volume, ou variation de la concentration d'une des substances par unité de temps:

n 2 - n 1 en
υ = –––––––––– = –––––––– = с / t (1)
(t 2 - t 1) v t v

où c = n / v est la concentration de la substance,

Δ (lire "delta") est la désignation généralement acceptée pour le changement de valeur.

Si les substances ont des coefficients différents dans l'équation, la vitesse de réaction de chacune d'entre elles, calculée à l'aide de cette formule, sera différente. Par exemple, 2 moles de dioxyde de soufre ont réagi complètement avec 1 mole d'oxygène en 10 secondes dans 1 litre :

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

Le taux d'oxygène sera : = 1 : (10 1) = 0,1 mol / l s

Vitesse des gaz sulfureux : = 2 : (10 1) = 0,2 mol / l · s- cela n'a pas besoin d'être mémorisé et dit à l'examen, un exemple est donné afin de ne pas se tromper si cette question se pose.

Le taux de réactions hétérogènes (impliquant des solides) est souvent exprimé par unité de surface de surfaces en contact :

dans
= –––––– (2)
t S

Les réactions sont dites hétérogènes lorsque les substances qui réagissent sont dans des phases différentes :

• un solide avec un autre solide, liquide ou gazeux,
• deux liquides non miscibles,
• liquide avec du gaz.

Des réactions homogènes se produisent entre les substances au cours d'une même phase :

• entre des liquides bien miscibles,
• des gaz
• substances en solution.

Conditions affectant la vitesse des réactions chimiques

1) La vitesse de réaction dépend de nature des réactifs... En termes simples, différentes substances réagissent à des vitesses différentes. Par exemple, le zinc réagit violemment avec l'acide chlorhydrique et le fer assez lentement.

2) La vitesse de réaction est d'autant plus grande, plus élevée concentration substances. Avec un acide très dilué, le zinc réagira beaucoup plus longtemps.

3) La vitesse de réaction augmente considérablement avec l'augmentation Température... Par exemple, pour brûler du carburant, il est nécessaire de l'enflammer, c'est-à-dire d'augmenter la température. Pour de nombreuses réactions, une augmentation de la température de 10 °C s'accompagne d'une augmentation de la vitesse d'un facteur 2 à 4.

4) Vitesse hétérogène les réactions augmentent avec l'augmentation surfaces de réactifs... Les solides sont généralement broyés pour cela. Par exemple, pour que les poudres de fer et de soufre réagissent lorsqu'elles sont chauffées, le fer doit être sous forme de fine sciure de bois.

Veuillez noter que dans ce cas, la formule (1) est implicite ! La formule (2) exprime la vitesse par unité de surface, elle ne peut donc pas dépendre de la surface.

5) La vitesse de réaction dépend de la présence de catalyseurs ou d'inhibiteurs.

Catalyseurs- des substances qui accélèrent les réactions chimiques, mais elles-mêmes ne sont pas consommées. Un exemple est la décomposition violente du peroxyde d'hydrogène avec l'ajout d'un catalyseur - oxyde de manganèse (IV) :

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2

L'oxyde de manganèse (IV) reste au fond et peut être réutilisé.

Inhibiteurs- des substances qui ralentissent la réaction. Par exemple, des inhibiteurs de corrosion sont ajoutés au système de chauffage à eau chaude pour prolonger la durée de vie des tuyaux et des radiateurs. Dans les voitures, des inhibiteurs de corrosion sont ajoutés au frein, au liquide de refroidissement.

Encore quelques exemples.

§ 16. VITESSE DE RÉACTION CHIMIQUE

On sait que certaines réactions chimiques protégentcabines en une fraction de seconde, tandis que d'autres - en minutes, heures,jours. Les réactions se produisent presque instantanémentqui s'accompagnent d'un effet explosif : la combustionpoudre à canon, allumage d'un mélange combustible dans un moteurcombustion interne d'une voiture. Lors de la fusion des coursessolutions de chlorure de baryum et d'acide sulfurique instantanémentun précipité blanc de sulfate de baryum se développe :ВCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl.A l'inverse, la réaction de rouille du fer (corrosion)va si lentement que le suivi de ses résultatspossible seulement après une longue période.La même réaction peut, dans les mêmes conditions, provoquercouler rapidement, tandis que dans d'autres - lentement. Par exemple, environle processus d'oxydation de l'argent ou du cuivre dans l'air dureau fil des ans, et en présence d'ozone, il passe extrêmementrapidement.Caractériser la rapidité d'écoulement d'un produit chimiqueréaction, utilisez le concept du taux de produit chimiqueréaction du ciel, qui est désignée par la lettre latine v.

Taux de réaction chimique est un changementconcentration de l'un des réactifs oul'un des produits de réaction par unité de temps.

La formule par laquelle vous pouvez trouver la vitesse de réactiontion :

où c1 et c2 sont les concentrations de l'un des réactifs ousubstances formées aux temps t1 et t2. Sila vitesse de réaction est caractérisée par un changement de concentrationconcentration de la substance initiale, alors t2> t1, a с2< c1 (концен la consommation des substances de départ diminue avec le débitréactions). Puisque la vitesse de réaction a un polovaleur positive, avant que la fraction ne soit misesigne moins. Lors de la détermination de la vitesse de réaction parconcentration croissante de substances forméesla valeur de la fraction Δc / Δt s'avère positive,un signe plus doit être placé devant la fraction.

La connaissance des vitesses des réactions chimiques a unegrande valeur pratique et scientifique. Par exemple,dans l'industrie chimique sur la vitesse des produits chimiquesla taille et les performances dépendentéquipement, la quantité de produit fabriquéet, in fine, les salaires des salariés et les coûts de productionpontage des produits.

La branche de la chimie qui étudie la vitesse des réactions chimiques est appelée cinétique chimique ... Connaissant ses lois, une personne est capable de contrôler la vitesse des processus chimiques.
La définition ci-dessus et la formule correspondante pour la vitesse d'une réaction chimique sont valables pour réactions homogènes .
Si réaction hétérogène , alors il ne peut aller qu'à l'interface des substances réagissantes. Dans ce cas, la vitesse de la réaction chimique sera déterminée par la surface de contact des substances.
La dépendance de la vitesse de la réaction hétérogène sur la taille de la surface de contact des réactifs est illustrée à la Fig. 11. Les mêmes volumes d'acide chlorhydrique de même concentration sont versés dans des béchers. Les verres de montre contiennent du marbre de la même masse : pour la première expérience, un morceau, pour la seconde - de la poudre.

Riz. 11. Dépendance de la vitesse d'une réaction chimique
de la zone de contact des réactifs

Vitesse réactions chimiques dépend à partir de la nature réagirsubstances .
En figue. 12 montre l'interaction de deux métaux alcalins - le lithium et le potassium avec l'eau. Le potassium interagit avec l'eau très violemment et si vigoureusement qu'il s'enflamme même.

Riz. 12. Dépendance de la vitesse de réaction chimique
de la nature des substances : le potassium (a) interagit avec l'eau
plus énergétique que le lithium (b)

Le deuxième facteur le plus important affectant la vitesse d'une réaction chimique est la concentration des réactifs.
Faisons une expérience montrant cette influence. Verser la solution de thiosulfate de sodium dans trois tubes à essai. Dans le premier tube - 3 ml, dans le deuxième - 2 ml et dans le troisième - 1 ml. Ajoutez ensuite de l'eau dans tous les tubes de manière à ce que le niveau de solutions de thiosulfate y soit le même - 5 ml: c'est-à-dire ajoutez 2 ml d'eau dans le premier tube, 3 ml dans le deuxième et 4 ml dans le troisième.
Il est clair que la concentration la plus élevée de la solution de thiosulfate sera dans le premier tube et la plus faible dans le troisième. Nous allons maintenant ajouter rapidement 2 ml de solution d'acide sulfurique dans chaque tube à essai (en commençant par le troisième) et suivre la précipitation du soufre. Tout d'abord, il se forme là où la concentration de thiosulfate est plus élevée, c'est-à-dire dans le premier tube à essai. C'est compréhensible. En effet, pour l'interaction chimique de l'acide sulfurique et du thiosulfate, il est nécessaire que les particules (ions) qui les composent entrent en collision. Plus le nombre de collisions est élevé, plus la réaction se déroule rapidement. Et plus le nombre de collisions est grand, plus la concentration des substances réagissantes est grande.
La dépendance de la vitesse d'une réaction chimique à la température est déterminée par la règle de Van't Hoff (1884).
Lorsque la température change (augmente ou diminue) tous les 10 °C, la vitesse de réaction change en conséquence (augmente ou diminue) d'un facteur de 2 à 4.
J. Van't Hoff a été le premier dans l'histoire des sciences (1901) à recevoir le prix Nobel de chimie. Il fut le premier à exposer la théorie de l'arrangement spatial des atomes dans les molécules de composés organiques, qui est la base de la stéréochimie moderne, créée ou considérablement élargie : la cinétique chimique, la thermodynamique des réactions chimiques, la théorie des solutions diluées et la théorie des équilibres dans les systèmes eau-sel.
Les régularités établies par Van't Hoff, les méthodes expérimentales de recherche et les principes analytiques, thermodynamiques et géométriques appliqués par lui ont joué un rôle important dans le développement ultérieur de la chimie.
La vitesse d'une réaction chimique dépend également de la présence d'un catalyseur.

Jacob Hendrik Van't Hoff
(1852-1911) - Néerlandais
chimiste, membre étranger
correspondant Pétersbourg-
l'Académie des sciences depuis 1895

Revenons à l'expérience que vous connaissez déjà (voir Fig. 4). Ajoutons un peu de solution à 3% de peroxyde d'hydrogène Н2О2 dans un tube à essai et chauffons-le. Mettons un éclat fumant dans un tube à essai avec du peroxyde d'hydrogène - il ne s'enflammera pas, car la réaction de décomposition du peroxyde d'hydrogène se déroule si lentement que la petite quantité d'oxygène formée n'est pas suffisante pour que cette réaction qualitative à l'oxygène se produise.
Ajoutez maintenant un peu de poudre d'oxyde de manganèse (IV) MnO2 dans le tube à essai ; Notez qu'une violente évolution de bulles de gaz a commencé, et que l'éclat fumant introduit dans le tube à essai a éclaté de mille feux. L'oxyde de manganèse (IV) augmente plusieurs fois la vitesse de la réaction de décomposition du peroxyde d'hydrogène. A la fin de la réaction, il reste lui-même dans la même quantité qu'il était au début.
Les substances qui modifient la vitesse d'une réaction chimique et restent inchangées à la fin de celle-ci sont appelées catalyseurs .
L'oxyde de manganèse (IV) est un catalyseur dans notre réaction.
Le processus de modification de la vitesse des réactions chimiques à l'aide d'un catalyseur est appelé catalyse, et les réactions impliquant un catalyseur sont appeléescatalytique. Lorsque des catalyseurs sont ajoutés au mélange initial de réactifs, la vitesse de réaction augmente des dizaines et des centaines de fois, mais à la suite de la réaction, les catalyseurs eux-mêmes restent inchangés en forme, couleur, volume et poids.
L'eau, substance ordinaire, peut faire des merveilles extraordinaires si elle agit comme un catalyseur, par exemple l'interaction de la poudre d'aluminium avec le soufre ou l'iode (Fig. 13).

Riz. 13. Eau
catalyse la ré-
part d'aluminium
avec de l'iode

L'un des premiers chercheurs en catalyse fut le chimiste russe GI Hess, qui publia en 1831 un article dont le contenu est assez amplement reflété dans son titre : « Sur la propriété du platine très finement broyé pour favoriser la combinaison de l'oxygène avec l'hydrogène et sur la densité du platine." Le platine est utilisé par les chimistes dans les cas les plus critiques, étant un catalyseur coûteux, mais souvent tout simplement irremplaçable. Par exemple, avec l'aide d'un catalyseur au platine, les constructeurs automobiles américains et japonais ont pu obtenir une combustion presque complète du carburant dans leurs moteurs, ce qui, à son tour, a considérablement réduit la teneur en impuretés nocives des gaz d'échappement et nettoyé l'atmosphère dans les grandes villes. comme Tokyo ou New York.
Mot catalyse en traduction du grec signifie "destruction", c'est-à-dire avec l'aide de la catalyse, il y a pour ainsi dire la destruction d'un long chemin qui autrement devrait être parcouru par des substances qui sont entrées en réaction.
Les catalyseurs sont largement utilisés dans l'industrie chimique car permettent d'augmenter la productivité des procédés chimiques, de réduire le coût des équipements chimiques, de rendre la production plus respectueuse de l'environnement et économiquement rentable.
L'homme a observé l'action des catalyseurs dans la formation du vin et du vinaigre à partir du jus de raisin ou dans la cuisson du pain dans les temps anciens.

Les catalyseurs biologiques de nature protéique sont appelés enzymatiques.

L'action de certaines enzymes peut être observée expérimentalement si un morceau de carottes, de pommes de terre ou de viande crues est plongé dans des tubes à essai avec une petite quantité de peroxyde d'hydrogène. L'oxygène évoluera rapidement. Cela "fait fonctionner" l'enzyme catalase, qui se trouve dans presque toutes les cellules végétales et animales. Cependant, si un morceau de carottes ou de viande bouillies est plongé dans une solution de peroxyde d'hydrogène, alors l'oxygène ne se dégage pas : lors de la cuisson, la catalase s'effondre.
Une autre caractéristique des enzymes doit être notée - elles agissent dans une plage de température stricte et dans un environnement strictement défini. Par exemple, l'enzyme de la salive - la ptyaline, avec laquelle vous vous familiariserez en étudiant le sujet "Digestion dans la cavité buccale" dans les cours d'anatomie, agit le mieux sur l'amidon alimentaire à une température de 35 à 40 ° C dans un légèrement milieu alcalin. Dans l'estomac, la ptyaline ne "fonctionne plus", car là, l'environnement est acide et l'action d'une autre enzyme commence - la pepsine, qui décompose les protéines alimentaires.
Vous devez maintenant comprendre pourquoi dans les instructions d'utilisation des poudres à laver contenant des enzymes (elles sont également appelées enzymes), il est recommandé de respecter strictement la plage de température spécifiée.
Les cellules des organismes vivants suivent strictement les « instructions » données par la nature pour l'utilisation des enzymes. Sous l'action de ces catalyseurs naturels dans les cellules, s'effectue la dégradation des molécules de protéines, de graisses et de glucides des aliments, et la synthèse de nouvelles molécules qui correspondent exactement aux besoins d'un organisme donné. C'est pourquoi le grand physiologiste russe I.P. Pavlov a appelé les enzymes les porteurs de la vie.
Il est également utile de savoir qu'en plus des catalyseurs qui augmentent les vitesses des réactions chimiques, il existe des substances qui, au contraire, les diminuent. On les appelle inhibiteurs (du grec inhibeo - retenir, arrêter). Les inhibiteurs sont aussi importants que les catalyseurs. Par exemple, la corrosion des métaux peut être considérablement réduite avec précision à l'aide d'inhibiteurs.
Ainsi, nous avons découvert que la vitesse d'une réaction chimique dépend des facteurs suivants : de la nature des substances réagissantes, de la concentration, de la température, de la zone de contact des substances réagissantes (pour les réactions hétérogènes) et du catalyseur.

? 1. Comment appelle-t-on la vitesse d'une réaction chimique ? De quels facteurs dépend-il ?
2. Comparez les concepts de « vitesse de déplacement » et de « vitesse d'une réaction chimique ». Qu'est-ce qu'ils ont en commun?
3. Formulez la règle de Van't Hoff.
4. Que sont les catalyseurs ? En quels groupes peut-on les diviser ? Où les inhibiteurs peuvent-ils être utilisés le plus efficacement ?
5. Que sont les enzymes ? Comparez-les aux catalyseurs inorganiques. Nommer les domaines d'application des enzymes, en utilisant les capacités d'Internet.
6. Pourquoi le médicament mousse-t-il rapidement lors du traitement de coupures et autres plaies avec du peroxyde d'hydrogène ?
7. Pourquoi les aliments sont-ils conservés dans des réfrigérateurs ?
8. Écrivez un syncwine de votre choix sur les concepts de ce paragraphe. Rappelons que cinquain est une courte œuvre littéraire, composée de cinq vers, qui s'écrit selon un plan précis :
1ère ligne - un mot - thème syncwine (nom ou pronom);
2ème ligne - deux mots - une description du sujet, ses signes et propriétés (adjectifs ou participes, peuvent être reliés par des syndicats);
3ème ligne - trois mots - description d'actions typiques au sein du sujet (verbes, phrases);
4ème ligne - quatre à cinq mots - une phrase ou une citation sur un sujet donné (exprime l'attitude personnelle de l'auteur à ce sujet);
La 5ème ligne - un mot - caractérise l'essence du sujet, association, synonyme du sujet (nom, rotation descriptive).

Taux de réaction chimique- variation de la quantité d'un des réactifs par unité de temps dans une unité d'espace réactionnel.

Les facteurs suivants influencent la vitesse d'une réaction chimique :

• la nature des réactifs ;
• concentration des réactifs;
• surface de contact des réactifs (dans les réactions hétérogènes);
• Température;
• l'action des catalyseurs.

Théorie des collisions actives permet d'expliquer l'influence de certains facteurs sur la vitesse d'une réaction chimique. Les principales dispositions de cette théorie :

• Les réactions se produisent lorsque des particules de réactifs entrent en collision, qui ont une certaine énergie.
• Plus il y a de particules de réactif, plus elles sont proches les unes des autres, plus elles ont de chances d'entrer en collision et de réagir.
• Seules les collisions efficaces conduisent à une réaction, c'est-à-dire ceux dans lesquels les « anciens liens » sont détruits ou affaiblis et donc de « nouveaux » peuvent se former. Pour cela, les particules doivent avoir une énergie suffisante.
• L'excès d'énergie minimum requis pour une collision efficace des particules de réactif est appelé énergie d'activation а.
• L'activité des produits chimiques se manifeste par la faible énergie d'activation des réactions avec leur participation. Plus l'énergie d'activation est faible, plus la vitesse de réaction est élevée. Par exemple, dans les réactions entre cations et anions, l'énergie d'activation est très faible, de telles réactions se déroulent donc presque instantanément.

Influence de la concentration des réactifs sur la vitesse de réaction

Avec une augmentation de la concentration des réactifs, la vitesse de réaction augmente. Pour réagir, deux particules chimiques doivent se rapprocher, donc la vitesse de la réaction dépend du nombre de collisions entre elles. Une augmentation du nombre de particules dans un volume donné conduit à des collisions plus fréquentes et à une augmentation de la vitesse de réaction.

Une augmentation de la vitesse de la réaction se déroulant en phase gazeuse se traduira par une augmentation de la pression ou une diminution du volume occupé par le mélange.

Sur la base de données expérimentales en 1867, les scientifiques norvégiens K. Guldberg et P Vaage, et indépendamment d'eux en 1865, le scientifique russe N.I. Beketov a formulé la loi fondamentale de la cinétique chimique, établissant dépendance de la vitesse de réaction sur la concentration des réactifs

Loi sur l'action de masse (MWL) :

La vitesse d'une réaction chimique est proportionnelle au produit des concentrations des réactifs pris en puissances égales à leurs coefficients dans l'équation de réaction. (« Masse active » est un synonyme du concept moderne de « concentration »)

aA +bВ =cC +dD, où k- vitesse de réaction constante

La ZDM n'est effectuée que pour les réactions chimiques élémentaires se déroulant en une seule étape. Si la réaction se déroule séquentiellement en plusieurs étapes, la vitesse totale de l'ensemble du processus est déterminée par sa partie la plus lente.

Expressions pour les taux de divers types de réactions

ZDM fait référence à des réactions homogènes. Si la réaction est hétérogène (les réactifs sont dans des états d'agrégation différents), alors seuls les réactifs liquides ou gazeux entrent dans l'équation ZDM, et les réactifs solides sont exclus, n'affectant que la constante de vitesse k.

Molécularité de la réaction C'est le nombre minimum de molécules participant à un processus chimique élémentaire. En termes de molécularité, les réactions chimiques élémentaires sont divisées en moléculaire (A →) et bimoléculaire (A + B →); les réactions trimoléculaires sont extrêmement rares.

Taux de réactions hétérogènes

• Dépend de surface de contact, c'est à dire. sur le degré de broyage des substances, l'exhaustivité du mélange des réactifs.
• Un exemple est la combustion du bois. Une bûche entière brûle relativement lentement dans l'air. Si vous augmentez la surface de contact du bois avec l'air, en divisant la bûche en copeaux, la vitesse de combustion augmentera.
• Le fer pyrophorique est versé sur une feuille de papier filtre. Pendant la chute, les particules de fer s'échauffent et mettent le feu au papier.

Effet de la température sur la vitesse de réaction

Au XIXe siècle, le scientifique néerlandais Van't Hoff a découvert expérimentalement que lorsque la température augmente de 10 °C, la vitesse de nombreuses réactions augmente de 2 à 4 fois.

La règle de Van't Hoff

Lorsque la température augmente tous les 10 С, la vitesse de réaction augmente de 2 à 4 fois.

Ici γ (lettre grecque "gamma") - le soi-disant coefficient de température ou coefficient de Van't Hoff, prend des valeurs de 2 à 4.

Pour chaque réaction spécifique, le coefficient de température est déterminé empiriquement. Il montre combien de fois la vitesse d'une réaction chimique donnée (et sa constante de vitesse) augmente avec chaque augmentation de température de 10 degrés.

La règle de Van't Hoff est utilisée pour approximer le changement de la constante de vitesse de réaction avec l'augmentation ou la diminution de la température. Une relation plus précise entre la constante de vitesse et la température a été établie par le chimiste suédois Svante Arrhenius :

Comment Suite E une réaction spécifique, le moins(à une température donnée) sera la constante de vitesse k (et la vitesse) de cette réaction. Une augmentation de entraîne une augmentation de la constante de vitesse ; ceci s'explique par le fait qu'une augmentation de la température entraîne une augmentation rapide du nombre de molécules "énergétiques" capables de franchir la barrière d'activation E a.

Effet du catalyseur sur la vitesse de réaction

Il est possible de modifier la vitesse de réaction en utilisant des substances spéciales qui modifient le mécanisme de réaction et le dirigent le long d'un chemin énergétiquement plus favorable avec une énergie d'activation plus faible.

Catalyseurs- ce sont des substances qui participent à une réaction chimique et augmentent sa vitesse, mais après la fin de la réaction, elles restent inchangées qualitativement et quantitativement.

Inhibiteurs- substances qui ralentissent les réactions chimiques.

Changer la vitesse d'une réaction chimique ou sa direction à l'aide d'un catalyseur s'appelle catalyse .

Une réaction chimique est la transformation de certaines substances en d'autres.

Quel que soit le type de réactions chimiques, elles s'effectuent à des rythmes différents. Par exemple, les transformations géochimiques dans les entrailles de la Terre (formation d'hydrates cristallins, hydrolyse de sels, synthèse ou décomposition de minéraux) prennent des milliers, des millions d'années. Et des réactions telles que la combustion de la poudre à canon, de l'hydrogène, du salpêtre, du sel de berthollet se produisent en une fraction de seconde.

La vitesse d'une réaction chimique est comprise comme la variation des quantités de réactifs (ou de produits de réaction) par unité de temps. Le concept le plus couramment utilisé est taux de réaction moyen (Δc p) dans l'intervalle de temps.

vcf = ± C / ∆t

Pour les produits ∆С> 0, pour les matières premières - ∆С< 0. Наиболее употребляемая единица измерения - моль на литр в секунду (моль/л*с).

La vitesse de chaque réaction chimique dépend de nombreux facteurs : de la nature des réactifs, de la concentration des réactifs, de l'évolution de la température de réaction, du degré de finesse des réactifs, de la variation de pression, de l'introduction d'un catalyseur dans le milieu réactionnel.

La nature des réactifs affecte de manière significative la vitesse d'une réaction chimique. À titre d'exemple, considérons l'interaction de certains métaux avec un composant constant - l'eau. Définissons les métaux : Na, Ca, Al, Au. Le sodium réagit très violemment avec l'eau à des températures ordinaires, dégageant une grande quantité de chaleur.

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 + Q;

Le calcium réagit moins vigoureusement aux températures normales avec l'eau :

Ca + 2H 2 O = Ca (OH) 2 + H 2 + Q;

L'aluminium réagit déjà avec l'eau à des températures élevées :

2Al + 6H 2 O = 2Al (OH) s + 3H 2 - Q;

Et l'or est l'un des métaux inactifs, il ne réagit pas avec l'eau à des températures normales ou élevées.

La vitesse d'une réaction chimique est directement proportionnelle à concentration de réactifs ... Donc, pour une réaction :

C 2 H 4 + 3O 2 = 2CO 2 + 2H 2 O;

L'expression de la vitesse de réaction est :

v = k ** [O 2] 3;

Où k est la constante de vitesse d'une réaction chimique, numériquement égale à la vitesse de cette réaction, à condition que les concentrations des composants réactifs soient égales à 1 g/mol ; les valeurs de [C 2 H 4] et [O 2] 3 correspondent aux concentrations des réactifs portées à la puissance de leurs coefficients stoechiométriques. Plus la concentration de [C 2 H 4] ou [O 2] est élevée, plus il y a de collisions des molécules de ces substances par unité de temps, donc plus la vitesse de la réaction chimique est élevée.

Les taux de réactions chimiques, en règle générale, sont également en proportion directe sur la température de réaction ... Naturellement, avec l'augmentation de la température, l'énergie cinétique des molécules augmente, ce qui conduit également à de grandes collisions de molécules par unité de temps. De nombreuses expériences ont montré que lorsque la température change tous les 10 degrés, la vitesse de réaction change 2 à 4 fois (règle de van't Hoff) :

où V T 2 - la vitesse de réaction chimique à T 2; V ti - la vitesse de réaction chimique à T 1; g est le coefficient de température de la vitesse de réaction.

Influence le degré de finesse des substances la vitesse de réaction est également directement dépendante. Plus les particules des substances réagissantes sont fines, plus elles entrent en contact les unes avec les autres par unité de temps, plus la vitesse de la réaction chimique est élevée. Par conséquent, en règle générale, les réactions entre substances ou solutions gazeuses se déroulent plus rapidement qu'à l'état solide.

Le changement de pression affecte la vitesse de réaction entre les substances à l'état gazeux. Étant dans un volume fermé à température constante, la réaction se déroule à une vitesse de V 1. Si dans ce système on augmente la pression (donc on diminue le volume), les concentrations des réactifs vont augmenter, la collision de leurs molécules par le temps unitaire augmentera, la vitesse de réaction augmentera jusqu'à V 2 (v 2 > v 1).

Catalyseurs sont des substances qui modifient la vitesse d'une réaction chimique, mais restent inchangées une fois la réaction chimique terminée. L'effet des catalyseurs sur la vitesse de réaction est appelé catalyse.Les catalyseurs peuvent à la fois accélérer le processus chimico-dynamique et le ralentir. Lorsque les substances en interaction et le catalyseur sont dans le même état d'agrégation, on parle de catalyse homogène, et dans le cas de catalyse hétérogène, les réactifs et le catalyseur sont dans des états d'agrégation différents. Le catalyseur forme un complexe intermédiaire avec les réactifs. Par exemple, pour une réaction :

Le catalyseur (K) forme un complexe avec A ou B - AK, BK, qui libère K lors de l'interaction avec une particule libre A ou B :

AK + B = AB + K

VK + A = BA + K;

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