Введение. Любая химическая реакция протекает во времени

Любая химическая реакция протекает во времени. Некоторые реакции заканчиваются за малые доли секунды, другие осуществляются за минуты, часы, дни; известны реакции, требующие для своего протекания нескольких лет, десятилетий и большего времени. Кроме того, одна и та же реакция может в одних условиях, например при повышенных температурах, протекать быстро, а в других - например при охлаждении, - медленно.

Интенсивность протекания процесса характеризует скорость химической реакции, которая зависит от многих факторов.

На скорость реакции влияют:

· природа реагирующих веществ;

· реакционная среда;

· концентрации реагентов;

· давление;

· температура;

· присутствие в системе катализаторов;

· размер поверхности раздела (гетерогенные системы);

· внешние воздействия, например, излучения и др.

Весьма важно не только знать, с какой скоростью будет протекать реакция в тех или иных условиях, но и как нужно изменить эти условия для того, чтобы реакция протекала с требуемой скоростью.

Раздел химии, изучающий скорости и механизмы химических реакций, называется химической кинетикой.

Основные понятия химической кинетики

Различают гомогенные и гетерогенные химические реакции. Гомогенной называется реакция, протекающая в одной фазе. Гомогенная реакция осуществляется во всем объеме системы (в газовой фазе или жидком растворе), например:

H₂ (г) + I₂ (г) ®2 HI (г)

HCl (р-р) + NaOH (р-р) ®NaCl (р-р) + H₂O (ж).

Гетерогенной называется реакция, протекающая на границе раздела фаз (твердой и жидкой, твердой и газообразной),например:

Fe (тв) + 2 HCl (р-р) ®Fe Cl₂ (р-р) + H₂ (г)

FeO (тв) + H₂ (г) Fe (тв) + H₂O (г).

Все реакции подразделяют на простые и сложные.

Простой (элементарной) называется реакция, протекающая в одну стадию (элементарный акт).

Количество частиц (молекул, атомов, ионов), принимающих участие в элементарной реакции, определяет ее молекулярность.

Мономолекулярная реакция - реакция с участием одной частицы. Например, реакция, связанная с распадом молекулы:

H₂ ® 2H

SO₂Cl₂ ® SO₂ + Cl_2.

Бимолекулярная реакция – реакция, протекающая в результате взаимодействия в элементарном акте двух молекул:

H₂ + I ₂ ® 2HI

2NO ® N₂O_2.

Тримолекулярные реакции – реакции, требующие одновременного столкновения трех частиц:

2NO + H₂ ® N₂O + H₂O.

Чаще всего встречаются мономолекулярные и бимолекулярные реакции. Реакции с молекулярностью больше трех неизвестны, что связано с крайне малой вероятностью одновременного столкновения четырех и более частиц.

Большинство химических реакций являются сложными.

Сложные реакции – это многостадийные реакции, протекающие через ряд элементарных (простых) реакций.

К сложным реакциям относятся последовательные, параллельные, цепные, фотохимические и некоторые другие реакции.

В последовательных реакциях

A B C

продукт, образованный в предыдущей стадии, является одновременно исходным веществом для последующей стадии. Общая скорость процесса определяется скоростью наиболее медленной стадии, которая называется лимитирующей.

В параллельных реакциях исходные вещества претерпевают превращение одновременно в двух или нескольких направлениях по следующей схеме:

В

A

D

Общая скорость процесса определяется скоростью наиболее быстрой стадии.

Совокупность элементарных реакций, из которых складывается сложная химическая реакция, называется механизмом реакции.