Скорость химической реакции

Скорость химической реакции может быть дана через степень превращения. В реакции

	aA	+	bB	→	cC	+	dD
t = 0	n0A		n0B		n0C		n0D
t	nA - n0A		nB - n0B		nC - n0C		nD - n0D

Во второй строчке показано количество прореагировавших веществ ко времени t. Эта величина разная для различных веществ и по значению, и по знаку. Но если каждую из них поделить на соответствующий стехиометрический коэффициент, то все отношения будут одинаковыми и иметь положительный знак, поскольку а, в < 0, с, d > 0. Полученная величина называется химической переменной (или степенью протекания реакции), (кси).

.

Скорость реакции – это скорость изменения химической переменной (степени превращения, степени протекания реакции) во времени:

>0,

где dn_i – изменение количества i -го компонента, ν_i – стехиометрический коэффициент i -го компонента.

Для большей наглядности определяют скорость в единице объема, то есть вводят величину, , если объем постоянен:

>0.

На практике часто используют в качестве скорости реакции изменение концентрации в единицу времени:

Величина может быть положительной (для продуктов) и отрицательной (для исходных веществ); для разных веществ она различна, в то время как величины не зависят от выбора вещества и всегда положительны.

Графическое изображение С от времени называется кинетической кривой (рисунок 3.1). Проводя графическое дифференцирование можно найти величину производной dC/dt в любой момент времени, которая и будет характеризовать скорость реакции, .

Рисунок 3.1 – Пример кинетической кривой

Необходимым условием, определяющим возможность взаимодействия между двумя молекулами, является их взаимное столкновение. Поэтому при заданных внешних условиях (Т, Р, среда) скорость является функцией концентраций реагирующих веществ, так как число столкновений при большей концентрации будет увеличиваться.

Если химическая реакция протекает в одну стадию, то есть является элементарной, то непосредственно по ее стехиометрическому уравнению можно записать математическое выражение для скорости реакции в виде:

или

(3.1)

Для реакции aA + bB cC + dD уравнение (3.1) называется кинетическим уравнением химической реакции. Оно отражает основной постулат кинетики: