Скорость гомогенных химических реакций и законы химической кинетики

Скорость химической реакции W_гi – это количество n_i (моль) одного из реагентов (или продуктов), прореагировавшее (или образовавшееся) в единицу времени t в единице реакционного пространства.

Для гомогенной химической реакции

W гi = ±		.	d ni	,	(1)
V	d t

где V - реакционный объем.

Для гетерогенной реакции

W гi = ±		.	d ni	,	(2)
S	d t

где S - поверхность раздела фаз.

В том случае, если реакция происходит при постоянном объеме, скорость определяют как изменение молярной концентрации С_i в единицу времени:

W гi = ±	d(ni/V)	=	d Ci	,	(3)
d t	d t

Скорость химической реакции может быть измерена по любому компоненту, участвующему в реакции. Она всегда положительна, поэтому dn_i/dt –отрицательна, если i – реагент, или dn_i/dt – положительна, если i – продукт.

Иногда нельзя определенно сказать, является ли вещество I продуктом или реагентом. Если протекает химическая реакция

A ¾> R, R ¾> S,

вещество R является продуктом по отношению к первой стадии и реагентом – по отношению ко второй. В этом случае необходимо, чтобы знак перед производной находился в определенном соответствии со знаками в кинетическом уравнении в соответствии с правилом, которое будет изложено ниже.

Если химическая реакция описывается стехиометрическим уравнением

aA + bB + cC + … ¾> rR + sS + qQ + …, (4)

то изменения количеств реагентов и продуктов Dn_i в результате ее протекания связаны между собой соотношением

êDnA ê	=	êDnB ê	=	êDnR ê	=	êDnS ê
а	b	r	s

где D n_i – изменения количеств участников реакции.

Тогда скорости реакции, определенные по изменению количества различных реагентов (Dn_i), будут иметь различные численные значения, за исключением случая, когда стехиометрические коэффициенты у этих реагентов в уравнении реакции равны. В то же время очевидно, что будет справедливо равенство:

WA	=	WB	=	WC	= …	WI	(5)
a	b	c	i

Поэтому для того, чтобы значения скоростей по различным компонентам реакции не различались, скорость химической реакции выражают как:

W гi = ±		.		.	d ni	= ±		.	d Ci	,	(6)
i	V	d t	V	d t

где i – стехиометрический коэффициент у компонента I, по которому рассчитывают скорость реакции.