Химическая кинетика. Химическое равновесие и способы его смещения

Химическая кинетика - радел химии, изучающий скорость химических реакций и механизм их протекания. Химическая кинетика объясняет множество процессов, происходящих в живой клетке, жизнедеятельность которой невозможно без согласования скоростей различных биохимических реакций с помощью биологических катализаторов – ингибиторов.

Основные понятия и определения:

Скорость химической реакции, (V)	- изменение количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства
Гомогенные реакции	- реакции, протекающие в однородной среде (одной фазе)
Гетерогенные реакции	- реакции, протекающие на границе раздела фаз
Факторы, определяющие скорость реакции	- природа реагентов, их концентрации, температура, наличие катализаторов, давление (для газов)
Механизм химической реакции	- последовательность всех элементарных стадий
Кинетическое уравнение	- выражение зависимости скорости реакции от концентрации реагентов уравнение реакции: Н2(г) + I2(г)= 2HI(г) кинетическое уравнение реакции: V = k CH2CI2
Константа скорости (k)	- скорость реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных 1 моль/л
Факторы, определяющие константу скорости	- природа реагентов, температура
Катализ	- изменение скорости химической реакции под воздействием веществ, количество и природа которых после завершения реакции остаются неизменными
Катализатор	- нерасходуемый реагент, увеличивающий скорость реакции
Ингибитор	- вещество, препятствующее протеканию реакции
Энергия активации	- минимальная энергия, которой должны обладать молекулы, чтобы реакция стала возможной
Порядок реакции, (n)	- сумма показателей степеней в кинетическом уравнении реакции. Для реакции Н2(г) + I2(г)= 2HI(г), кинетическое уравнение: V = k CH2CI2, Порядок реакции: n=1+1=2
Молекулярность реакции	- число частиц, участвующих в элементарном химическом акте
Необратимые химические реакции	- реакции, в результате которых исходные вещества полностью превращаются в продукты
Обратимые химические реакции	- реакции идущие одновременно в двух противоположных направлениях
Химическое равновесие	- динамическое состояние системы. При котором скорость прямой и обратной реакции равны
Равновесные концентрации, [С]	- концентрации реагирующих веществ, установившиеся к моменту наступления равновесия

Пример 1. Как изменится скорость реакции
2NO + О₂ = 2NO₂, если уменьшить объем газовой смеси в 2 раза?

Решение. Обозначим концентрации NO и О₂ до изменения объема соответственно как а и в. При этих условиях V = ka²b.

В результате уменьшения объема в два раза концентрация NO и О₂ увеличится в 2 раза, а скорость станет равной:

V = k(2a)²2b=8ka²b. Скорость увеличится в 8 раз.

Пример 2. Вычислите, во сколько раз увеличится скорость реакции, протекающей в газовой фазе, при повышении температуры от 30 °С до 70 °С, если температурный коэффициент равен двум.

Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется эмпирическим уравнением Вант-Гоффа по формуле:

.

Следовательно, скорость реакции V_t2 при температуре 70 °С больше скорости реакции V_t1 при температуре 30 °С в 16 раз.