Скорость химической реакции

Скорость химической реакции - изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства. Является ключевым понятием химической кинетики . Скорость химической реакции - величина всегда положительная, поэтому, если она определяется по исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то полученное значение умножается на −1.

Например для реакции:

выражение для скорости будет выглядеть так:

. Скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна концентрациям реагентов, возведенным степени, равные их стехиометрическим коэффициентам .

Для элементарных реакций показатель степени при значении концентрации каждого вещества часто равен его стехиометрическому коэффициенту, для сложных реакций это правило не соблюдается. Кроме концентрации на скорость химической реакции оказывают влияние следующие факторы:

• природа реагирующих веществ,
• наличие катализатора ,
• температура (правило Вант-Гоффа),
• давление,
• площадь поверхности реагирующих веществ.

Если мы рассмотрим самую простую химическую реакцию A + B → C, то мы заметим, что мгновенная скорость химической реакции величина непостоянная.

Литература

• Кубасов А. А. Химическая кинетика и катализ .
• Пригожин И., Дефей Р. Химическая термодинамика. Новосибирск: Наука, 1966. 510 с.
• Яблонский Г. С., Быков В. И., Горбань А. Н., Кинетические модели каталитических реакций , Новосибирск: Наука (Сиб. отделение), 1983.- 255 c.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Скорость химической реакции" в других словарях:

Основное понятие химической кинетики. Для простых гомогенных реакций скорость химической реакции измеряют по изменению числа молей прореагировавшего вещества (при постоянном объеме системы) или по изменению концентрации любого из исходных веществ … Большой Энциклопедический словарь

СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ - основное понятие хим. кинетики, выражающее отношение количества прореагировавшего вещества (в молях) к отрезку времени, за которое произошло взаимодействие. Поскольку при взаимодействии изменяются концентрации реагирующих веществ, скорость обычно … Большая политехническая энциклопедия

скорость химической реакции - величина, характеризизующая интенсивность химической реакции. Скоростью образования продукта реакции называют количество этого продукта в результате реакции за единицу времени в единице объема (если реакция гомогенна) или на… …

Основное понятие химической кинетики. Для простых гомогенных реакций скорость химической реакции измеряют по изменению числа молей прореагировавшего вещества (при постоянном объёме системы) или по изменению концентрации любого из исходных веществ … Энциклопедический словарь

Величина, характеризующая интенсивность реакции химической (См. Реакции химические). Скоростью образования продукта реакции называется количество этого продукта, возникающее в результате реакции за единицу времени в единице объёма (если… …

Осн. понятие хим. кинетики. Для простых гомогенных реакций С. х. р. измеряют по изменению числа молей прореагировавшего в ва (при пост. объёме системы) или по изменению концентрации любого из исходных в в или продуктов реакции (если объём системы …

Для сложных реакций, состоящих из неск. стадий (простых, или элементарных реакций), механизм это совокупность стадий, в результате к рых исходные в ва превращаются в продукты. Промежуточными в вами в этих реакциях могут выступать как молекулы,… … Естествознание. Энциклопедический словарь

- (англ. nucleophilic substitution reaction) реакции замещения, в которых атаку осуществляет нуклеофил реагент, несущий неподеленную электронную пару. Уходящая группа в реакциях нуклеофильного замещения называется нуклеофуг. Все … Википедия

Превращения одних веществ в другие, отличные от исходных по химическому составу или строению. Общее число атомов каждого данного элемента, а также сами химические элементы, составляющие вещества, остаются в Р. х. неизмененными; этим Р. х … Большая советская энциклопедия

скорость волочения - линейная скорость движения металла на выходе из волоки, м/с. На современных волочильных машинах скорость волочения достигает 50 80 м/с. Однако даже при волочении проволоки скорость, как правило, не превышает 30 40 м/с. При… … Энциклопедический словарь по металлургии

В жизни мы сталкиваемся с разными химическими реакциями. Одни из них, как ржавление железа, могут идти несколько лет. Другие, например, сбраживание сахара в спирт, - несколько недель. Дрова в печи сгорают за пару часов, а бензин в моторе - за долю секунды.

Чтобы уменьшить затраты на оборудование, на химических заводах повышают скорость реакций. А некоторые процессы, например, порчу пищевых продуктов, коррозию металлов, - нужно замедлить.

Скорость химической реакции можно выразить как изменение количества вещества (n, по модулю) в единицу времени (t) - сравните скорость движущегося тела в физике как изменение координат в единицу времени: υ = Δx/Δt . Чтобы скорость не зависела от объема сосуда, в котором протекает реакция, делим выражение на объем реагирующих веществ (v), т. е. получаем изменение количества вещества в единицу времени в единице объема, или изменение концентрации одного из веществ в единицу времени :

n 2 − n 1 Δn
υ = –––––––––– = –––––––– = Δс/Δt (1)
(t 2 − t 1) v Δt v

где c = n / v - концентрация вещества,

Δ (читается «дельта») - общепринятое обозначение изменения величины.

Если в уравнении у веществ разные коэффициенты, скорость реакции для каждого из них, рассчитанная по этой формуле будет различной. Например, 2 моль серни́стого газа прореагировали полностью с 1 моль кислорода за 10 секунд в 1 литре:

2SO 2 + O 2 = 2SO 3

Скорость по кислороду будет: υ = 1: (10 1) = 0,1 моль/л·с

Скорость по серни́стому газу: υ = 2: (10 1) = 0,2 моль/л·с - это не нужно запоминать и говорить на экзамене, пример приведен для того, чтобы не путаться, если возникнет этот вопрос.

Скорость гетерогенных реакций (с участием твердых веществ) часто выражают на единицу площади соприкасающихся поверхностей:

Δn
υ = –––––– (2)
Δt S

Гетерогенными называются реакции, когда реагирующие вещества находятся в разных фазах:

• твердое вещество с другим твердым, жидкостью или газом,
• две несмешивающиеся жидкости,
• жидкость с газом.

Гомогенные реакции протекают между веществами в одной фазе:

• между хорошо смешивающимися жидкостями,
• газами,
• веществами в растворах.

Условия, влияющие на скорость химических реакций

1) Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ . Проще говоря, разные вещества реагируют с разной скоростью. Например, цинк бурно реагирует с соляной кислотой, а железо довольно медленно.

2) Скорость реакции тем больше, чем выше концентрация веществ. С сильно разбавленной кислотой цинк будет реагировать значительно дольше.

3) Скорость реакции значительно повышается с повышением температуры . Например, для горения топлива необходимо его поджечь, т. е. повысить температуру. Для многих реакций повышение температуры на 10° C сопровождается увеличением скорости в 2–4 раза.

4) Скорость гетерогенных реакций увеличивается с увеличением поверхности реагирующих веществ . Твердые вещества для этого обычно измельчают. Например, чтобы порошки железа и серы при нагревании вступили в реакцию, железо должно быть в виде мелких опилок.

Обратите внимание, что в данном случае подразумевается формула (1) ! Формула (2) выражает скорость на единице площади, следовательно не может зависеть от площади.

5) Скорость реакции зависит от наличия катализаторов или ингибиторов.

Катализаторы - вещества, ускоряющие химические реакции, но сами при этом не расходующиеся. Пример - бурное разложение перекиси водорода при добавлении катализатора - оксида марганца (IV):

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

Оксид марганца (IV) остается на дне, его можно использовать повторно.

Ингибиторы - вещества, замедляющие реакцию. Например, для продления срока службы труб и батарей в систему водяного отопления добавляют ингибиторы коррозии. В автомобилях ингибиторы коррозии добавляются в тормозную, охлаждающую жидкость.

Еще несколько примеров.

§ 16. СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

Известно, что одни химические реакции проте кают за доли секунды, другие же – за минуты, часы, дни. Практически мгновенно протекают реакции, ко торые сопровождаются взрывным эффектом: горение пороха, воспламенение горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания автомобиля. При сливании рас творов хлорида бария и серной кислоты мгновенно об разуется белый осадок сульфата бария: ВаCl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl. Наоборот, реакция ржавления железа (коррозия) идет так медленно, что проследить за ее результатами можно лишь по истечении длительного времени. Одна и та же реакция может в одних условиях про текать быстро, а в других – медленно. Например, про цесс окисления серебра или меди на воздухе тянется годами, а в присутствии озона проходит чрезвычайно быстро. Чтобы характеризовать быстроту течения химиче ской реакции, пользуются понятием скорость химиче ской реакции, которая обозначается латинской буквой v.

Скорость химической реакции – это изменение концентрации одного из реагирующих веществ или одного из продуктов реакции в единицу времени.

Формула, по которой можно найти скорость реак ции:

где с1 и c2 – концентрации одного из реагирующих или образующихся веществ в моменты времени t1 и t2. Если скорость реакции характеризуют изменением концен трации исходного вещества, то t2 > t1, a с2 < c1 (концен трация исходных веществ убывает по мере протекания реакции). Поскольку скорость реакции имеет поло жительное значение, перед дробью следует поставить знак минус. При определении скорости реакции по возрастающей концентрации образующихся веществ величина дроби Δc/Δt получается положительной, перед дробью следует поставить знак плюс.

Знание скоростей химических реакций имеет очень большое практическое и научное значение. Например, в химической промышленности от скорости химиче ской реакции зависят размеры и производительность аппаратуры, количество вырабатываемого продукта и, в конечном итоге, зарплата работников и себестои мость продукции.

Раздел химии, изучающий скорость химических реакций, называется химической кинетикой . Зная ее законы, человек получает возможность управлять скоростью химических процессов.
Данное выше определение и соответствующая ему формула скорости химической реакции справедливы для гомогенных реакций .
Если реакция гетерогенная , то она может идти только на поверхности раздела реагирующих веществ. В этом случае скорость химической реакции будет определяться площадью поверхности соприкосновения веществ.
Зависимость скорости гетерогенной реакции от величины поверхности соприкосновения реагирующих веществ показана на рис. 11. В химических стаканах налиты одинаковые объемы соляной кислоты одинаковой концентрации. На часовых стеклах находится мрамор одинаковой массы: для первого опыта кусочек, для второго – порошок.

Рис. 11. Зависимость скорости химической реакции
от площади соприкосновения реагирующих веществ

Скорость химических реакций зависит от природы реагирующих веществ .
На рис. 12 показано взаимодействие двух щелочных металлов – лития и калия с водой. Калий взаимодействует с водой очень бурно и настолько энергично, что даже воспламеняется.

Рис. 12. Зависимость скорости химической реакции
от природы веществ: калий (а) взаимодействует с водой
более энергично, чем литий (б)

Следующим важнейшим фактором, влияющим на скорость химической реакции, является концентрация реагирующих веществ.
Проделаем опыт, показывающий это влияние. Нальем в три пробирки раствор тиосульфата натрия. В первую пробирку – 3 мл, во вторую – 2 мл, и в третью – 1 мл. Затем прильем во все пробирки воды так, чтобы уровень растворов тиосульфата в них стал одинаковым – 5 мл: то есть в первую пробирку прильем 2 мл воды, во вторую – 3 мл, а в третью – 4 мл.
Понятно, что наибольшей концентрация раствора тиосульфата будет в первой пробирке, а наименьшей - в третьей. Теперь быстро прильем в каждую пробирку (начиная с третьей) по 2 мл раствора серной кислоты и проследим за выпадением осадка серы. Раньше всего он образуется там, где выше концентрация тиосульфата, т.е. в первой пробирке. Это и понятно. Ведь для химического взаимодействия серной кислоты и тиосульфата необходимо, чтобы частички (ионы), из которых они состоят, столкнулись. Чем больше число столкновений, тем быстрее протекает реакция. А число столкновений тем больше, чем больше концентрация реагирующих веществ.
Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа (1884).
При изменении (повышении или понижении) температуры на каждые 10 °С скорость реакции соответственно изменяется (увеличивается или уменьшается) в 2–4 раза.
Я.Вант-Гоффу первому в истории науки (1901) была вручена Нобелевская премия по химии. Он впервые изложил теорию пространственного расположения атомов в молекулах органических соединений, лежащую в основе современной стереохимии, создал или значительно расширил: химическую кинетику, термодинамику химических реакций, теорию разбавленных растворов и учение о равновесиях в водно-солевых системах.
Установленные Вант-Гоффом закономерности, экспериментальные методы исследования и примененные им аналитические, термодинамические и геометрические принципы сыграли большую роль в дальнейшем развитии химии.
Скорость химической реакции зависит также от присутствия катализатора.

Якоб Хендрик Вант-Гофф
(1852–1911) – голландский
химик, иностранный член-
корреспондент Петербург-
ской АН с 1895 г.

Обратимся к уже знакомому вам опыту (см. рис. 4). Прильем в пробирку немного 3%-го раствора пероксида водорода Н2О2 и подогреем его. Внесем в пробирку с пероксидом водорода тлеющую лучинку – она не вспыхнет, потому что реакция разложения пероксида водорода протекает так медленно, что образующегося небольшого количества кислорода недостаточно, что-бы произошла эта качественная реакция на кислород.
Теперь внесем в пробирку немного порошка оксида марганца(IV) МnO2; заметим, что началось бурное выделение пузырьков газа, а внесенная в пробирку тлеющая лучинка ярко вспыхнула. Оксид марганца(IV) увеличивает скорость реакции разложения пероксида водорода во много раз. Сам же он по окончании реакции остается в таком же количестве, в каком был в ее начале.
Вещества, которые изменяют скорость химической реакции, оставаясь к концу ее неизменными, называются катализаторами .
Оксид марганца(IV) является катализатором в проделанной нами реакции.
Процесс изменения скорости химических реакций с помощью катализатора называется катализом, а реакции, идущие с участием катализатора, – каталитическими. При добавлении катализаторов в исходную смесь реагентов скорость реакции увеличивается в десятки и сотни раз, но в итоге реакции сами катализаторы остаются неизменными по форме, цвету, объему и массе.
Обыкновенное вещество вода может творить необыкновенные чудеса, если выступает в роли катализатора, например взаимодействия порошка алюминия с серой или с йодом (рис. 13).

Рис. 13. Вода
катализирует ре-
акцию алюминия
с йодом

Одним из первых исследователей катализа был русский химик Г.И.Гесс, опубликовавший в 1831 г. статью, содержание которой достаточно полно отражено в ее названии: «О свойстве весьма мелко раздробленной платины способствовать соединению кислорода с водородом и о плотности платины». Платина применяется химиками в наиболее ответственных случаях, являясь катализатором дорогим, но часто просто незаменимым. Например, с помощью платинового катализатора американским и японским автомобилестроителям удалось добиться почти полного сгорания топлива в двигателях, что, в свою очередь, резко уменьшило содержание вредных примесей в выхлопных газах исделало чище атмосферу таких больших городов, как Токио или Нью-Йорк.
Слово katálysis в переводе с греческого означает «разрушение», т.е. с помощью катализа происходит как бы разрушение длинного пути, который предстояло бы иначе пройти веществам, вступившим в реакцию.
Катализаторы широко используются в химической промышленности, т.к. позволяют повысить производительность химических процессов, уменьшить стоимость химической аппаратуры, сделать производство экологически более чистым и экономически выгодным.
Человек наблюдал действие катализаторов при образовании вина и уксуса из виноградного сока или при выпечке хлеба еще в древние времена.

Биологические катализаторы белковой природы называются ферментами.

Действие некоторых ферментов можно наблюдать на опыте, если опустить в пробирки с небольшим количеством пероксида водорода по кусочку сырой моркови, картофеля или мяса. Произойдет бурное выделение кислорода. Это «работает» фермент каталаза, который содержится почти во всех растительных и животных клетках. Однако, если в раствор пероксида водорода опускать по кусочку вареной моркови или мяса, то выделения кислорода не происходит: при варке каталаза разрушилась.
Следует отметить и еще одну особенность ферментов – они действуют в строгом интервале температур и в строго определенной среде. Например, фермент слюны – птиалин, с которым вы познакомитесь при изучении темы «Пищеварение в ротовой полости» на уроках анатомии, действует на крахмал пищи лучше всего при температуре 35–40 °С в слабощелочной среде. В желудке птиалин уже не «работает», т.к. там среда кислая и начинается действие уже другого фермента – пепсина, расщепляющего белки пищи.
Теперь вам должно быть понятно, почему в инструкциях по применению стиральных порошков, содержащих ферменты (их еще называют энзимами), рекомендуется строго придерживаться указанного интервала температур.
Клетки живых организмов четко соблюдают заданную им природой «инструкцию» по использованию ферментов. Под действием этих природных катализаторов в клетках происходит распад молекул белков, жиров и углеводов, поступивших с пищей, и синтез новых молекул, которые точно соответствуют потребностям данного организма. Вот почему великий русский физиолог И.П.Павлов назвал ферменты носителями жизни.
Полезно также знать, что помимо катализаторов, увеличивающих скорости химических реакций, есть вещества, которые, наоборот, их уменьшают. Они называются ингибиторами (от греч. inhibeo – сдерживать, останавливать). Значение ингибиторов так же велико, как и катализаторов. Например, коррозию металлов удается резко уменьшить именно с помощью ингибиторов.
Итак, мы выяснили, что скорость химической реакции зависит от следующих факторов: от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, площади соприкосновения реагирующих веществ (для гетерогенных реакций) и катализатора.

? 1. Что называется скоростью химической реакции? От каких факторов она зависит?
2. Сравните понятия «скорость движения» и «скорость химической реакции». Что между ними общего?
3. Сформулируйте правило Вант-Гоффа.
4. Что такое катализаторы? На какие группы их можно разделить? Где наиболее эффективно можно использовать ингибиторы?
5. Что такое ферменты? Сравните их с неорганическими катализаторами. Назовите области применения ферментов, используя возможности Интернета.
6. Почему при обработке порезов и других ран пероксидом водорода наблюдается бурное вспенивание препарата?
7. Почему продукты питания хранят в холодильниках?
8. Напишите синквейн о понятиях этого параграфа по своему выбору. Напомним, что синквейн – короткое литературное произведение, состоящее из пяти строк, которое пишется по определенному плану:
1-я строка – одно слово – тема синквейна (существительное или местоимение);
2-я строка – два слова – описание темы, ее признаки и свойства (прилагательные или причастия, могут быть соединены союзами);
3-я строка – три слова – описание характерных действий в рамках темы (глаголы, словосочетания);
4-я строка – четыре-пять слов – фраза или цитата на данную тему (выражает личное отношение автора к данной теме);
5-я строка – одно слово – характеризует суть темы, ассоциация, синоним к теме (существительное, описательный оборот).

Скорость химической реакции - изменение количества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства.

На скорость химической реакции оказывают влияние следующие факторы:

• природа реагирующих веществ;
• концентрация реагирующих веществ;
• поверхность соприкосновения реагирующих веществ (в гетерогенных реакциях);
• температура;
• действие катализаторов.

Теория активных столкновений позволяет объяснить влияние некоторых факторов на скорость химической реакции. Основные положения этой теории:

• Реакции происходят при столкновении частиц реагентов, которые обладают определённой энергией.
• Чем больше частиц реагентов, чем ближе они друг к другу, тем больше шансов у них столкнуться и прореагировать.
• К реакции приводят лишь эффективные соударения, т.е. такие при которых разрушаются или ослабляются «старые связи» и поэтому могут образоваться «новые». Для этого частицы должны обладать достаточной энергией.
• Минимальный избыток энергии, необходимый для эффективного соударения частиц реагентов, называется энергией активации Еа.
• Активность химических веществ проявляется в низкой энергии активации реакций с их участием. Чем ниже энергия активации, тем выше скорость реакции. Например, в реакциях между катионами и анионами энергия активации очень мала, поэтому такие реакции протекают почти мгновенно

Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакции

При повышении концентрации реагирующих веществ скорость реакции возрастает. Для того чтобы вступить в реакцию, две химические частицы должны сблизиться, поэтому скорость реакции зависит от числа столкновений между ними. Увеличение числа частиц в данном объеме приводит к более частым столкновениям и к возрастанию скорости реакции.

К увеличению скорости реакции протекающей в газовой фазе приведет повышение давления или уменьшение объема, занимаемого смесью.

На основе экспериментальных данных в 1867 г. норвежские учёные К. Гульдберг, и П Вааге и независимо от них в 1865 г. русский учёный Н.И. Бекетов сформулировали основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ-

Закон действующих масс (ЗДМ) :

Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях равных их коэффициентам в уравнении реакции. («действующая масса» – синоним современного понятия «концентрация»)

аА + bВ = cС + dD, где k – константа скорости реакции

ЗДМ выполняется только для элементарных химических реакций, протекающих в одну стадию. Если реакция протекает последовательно через несколько стадий, то суммарная скорость всего процесса определяется самой медленной его частью.

Выражения для скоростей различных типов реакций

ЗДМ относится к гомогенным реакциям. Если реакция геторогенная (реагенты находятся в разных агрегатных состояниях), то в уравнение ЗДМ входят только жидкие или только газообразные реагенты, а твердые исключаются, оказывая влияние только на константу скорости k.

Молекулярность реакции – это минимальное число молекул, участвующих в элементарном химическом процессе. По молекулярности элементарные химические реакции делятся на молекулярные (А →) и бимолекулярные (А + В →); тримолекулярные реакции встречаются чрезвычайно редко.

Скорость гетерогенных реакций

• Зависит от площади поверхности соприкосновения веществ , т.е. от степени измельчения веществ, полноты смешивания реагентов.
• Пример — горение древесины. Целое полено горит на воздухе сравнительно медленно. Если увеличить поверхность соприкосновения дерева с воздухом, расколов полено на щепки, скорость горения увеличится.
• Пирофорное железо высыпают на лист фильтровальной бумаги. За время падения частицы железа раскаляются и поджигают бумагу.

Влияние температуры на скорость реакции

В XIX веке голландский ученый Вант-Гофф опытным путем обнаружил, что при повышении температуры на 10 о С скорости многих реакций возрастают в 2-4 раза.

Правило Вант-Гоффа

При повышении температуры на каждые 10 ◦ С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.

Здесь γ (греческая буква «гамма») — так называемый температурный коэффициент или коэффициент Вант-Гоффа, принимает значения от 2 до 4.

Для каждой конкретной реакции температурный коэффициент определяется опытным путем. Он показывает, во сколько именно раз возрастает скорость данной химической реакции (и ее константа скорости) при повышении температуры на каждые 10 градусов.

Правило Вант-Гоффа используется для приближенной оценки изменения константы скорости реакции при повышении или понижении температуры. Более точное соотношение между константой скорости и температурой установил шведский химик Сванте Аррениус:

Чем больше E a конкретной реакции, тем меньше (при данной температуре) будет константа скорости k (и скорость) этой реакции. Повышение Т приводит к увеличению константы скорости, это объясняется тем, что повышение температуры приводит к быстрому увеличению числа «энергичных» молекул, способных преодолевать активационный барьер E a .

Влияние катализатора на скорость реакции

Можно изменить скорость реакции, используя специальные вещества, которые изменяют механизм реакции и направляют ее по энергетически более выгодному пути с меньшей энергией активации.

Катализаторы – это вещества, участвующие в химической реакции и увеличивающие ее скорость, но по окончании реакции остающиеся неизменными качественно и количественно.

Ингибиторы – вещества, замедляющие химические реакции.

Изменение скорости химической реакции или ее направления с помощью катализатора называют катализом .

Химическая реакция - это превращение одних веществ в другие.

К какому бы типу ни относились химические реакции, они осуществляются с различной скоростью. Например, геохимические превращения в недрах Земли (образование кристаллогидратов, гидролиз солей, синтез или разложение минералов) протекают тысячи, миллионы лет. А такие реакции, как горение пороха, водорода, селитр, бертолетовой соли происходят в течение долей секунд.

Под скоростью химической реакции понимается изменение количеств реагирующих веществ (или продуктов реакции) в единицу времени. Чаще всего используется понятие средней скорости реакции (Δc p) в интервале времени.

v ср = ± ∆C/∆t

Для продуктов ∆С > 0, для исходных веществ -∆С < 0. Наиболее употребляемая единица измерения - моль на литр в секунду (моль/л*с).

Скорость каждой химической реакции зависит от многих факторов: от природы реагирующих веществ, концентрации реагирующих веществ, изменении температуры реакции, степени измельчённости реагирующих веществ, изменении давления, введения в среду реакци катализатора.

Природа реагирующих веществ существенно влияет на скорость химической реакции. В качестве примера рассмотрим взаимодействие некоторых металлов с постоянным компонентом - водой. Определим металлы: Na, Са, Аl ,Аu . Натрий реагирует с водой при обычной температуре очень бурно, с выделением большого количества теплоты.

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

Менее энергично при обычной температуре реагирует с водой кальций:

Са + 2Н 2 О = Са(ОН) 2 + H 2 + Q;

Алюминий реагирует с водой уже при повышенной температуре:

2Аl + 6Н 2 О = 2Аl(ОН)з + ЗН 2 - Q;

А золото - один из неактивных металлов, с водой ни при обычной, ни при повышенной температуре не реагирует.

Скорость химической реакции находится в прямой зависимости от концентрации реагирующих веществ . Так, для реакции:

C 2 H 4 + 3O 2 = 2CO 2 + 2Н 2 О;

Выражение скорости реакции имеет вид:

v = k**[О 2 ] 3 ;

Где k - константа скорости химической реакции, численно равная скорости данной реакции при условии, что концентрации реагирующих компонентов равны 1 г/моль; величины [С 2 Н 4 ] и [О 2 ] 3 соответствуют концентрациям реагирующих веществ, возведенные в степень их стехиометрических коэффициентов. Чем больше концентрация [С 2 Н 4 ] или [О 2 ], тем больше в единицу времени соударений молекул данных веществ, следовательно больше скорость химической реакции.

Скорости химических реакций, как правило, находятся также в прямой зависимости от температуры реакции . Естественно, при увеличении температуры кинетическая энергия молекул возрастает, что так же приводит к большим столкновением молекул в единицу времени. Многочисленные опыты показали, что при изменении температуры на каждые 10 градусов скорость реакции изменяется в 2-4 раза (правило Вант-Гоффа):

где V T 2 - скорость химической реакции при Т 2 ; V ti - скорость химической реакции при T 1 ; g- температурный коэффициент скорости реакции.

Влияние степени измельчённости веществ на скорость реакции так же находится в прямой зависимости. Чем в более мелком состоянии находятся частицы реагирующих веществ, тем в большей степени они соприкасаются друг с другом в единицу времени тем больше скорость химической реакции. Поэтому, как правило, реакции между газообразными веществами или растворами протекают быстрее, чем в твердом состоянии.

Изменение давления оказывает влияние на скорость реакции между веществами, находящимися в газообразном состоянии. Находясь в замкнутом объеме при постоянной температуре реакция протекает со скоростью V 1. Если в данной системе мы повысим давление (следовательно, уменьшим объем), концентрации реагирующих веществ возрастут, увеличится соударение их молекул в единицу времени, скорость реакции повысится до V 2 (v 2 > v 1).

Катализаторы - это вещества, изменяющие скорость химической реакции, но остающиеся неизменными после того, как химическая реакция заканчивается. Влияние катализаторов на скорость реакции называется катализом, Катализаторы могут как ускорять химико-динамический процесс, так и замедлять его. Когда взаимодействующие вещества и катализатор находятся в одном агрегатном состоянии, то говорят о гомогенном катализе, а при гетерогенном катализе реагирующие вещества и катализатор находятся в разных агрегатных состояниях. Катализатор с реагентами образует промежуточный комплекс. Например, для реакции:

Катализатор (К) образует комплекс с А или В - АК, ВК, который высвобождает К при взаимодействии со свободной частицей А или В:

АК + В = АВ + К

ВК + А = ВА + К;

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.