Тема 9. Швидкість хімічної реакції

Швидкість хімічної реакції. Константа швидкості. Молекулярність та порядок хімічної реакції. Аналіз кінетичних рівнянь реакцій першого, другого, третього порядку.

Література: [1]ст.313-315, 341-354, [4]ст.337-360, [1]ст.405-414 [4]ст.384-393, 436-451.

Швидкістю хімічної реакції називається зміна концентрації реагуючої речовини за одиницю часу. Поступово зміна концентрації реагуючої речовини за одиницю часу зменшується, а отже, зменшується весь час і швидкість реакції від певної величини до нуля.

Середня швидкість хімічної реакції за певний проміжок часу t₂ – t₁:

V_сер. = ± (C₂ – C₁)/(t₂ – t₁),

де С₁ – концентрація реагуючої речовини до моменту часу t₁;

С₂ – концентрація цієї ж речовини до моменту часу t₂;

C₂ – C₁ – зміна концентрації реагуючої речовини за проміжок часу t₂ – t₁.

Істинну швидкість реакції в певний момент часу можна визначити за формулою:

V = ± dC/dt,

де dC нескінченно мала зміна концентрації реагуючої речовини за нескінченно малий проміжок часу dt.

Швидкість реакції завжди вважається додатною величиною. У тому випадку, коли швидкість реакції визначають через зміну концентрації вихідної речовини за одиницю часу (C₂ – C₁ < 0), праву частину рівнянь треба брати зі знаком мінус, а у випадку, коли швидкість реакції визначається через зміну концентрації продукту реакції, праву частину рівнянь слід брати зі знаком плюс.

Швидкість гомогенної реакції залежить від природи і концентрації реагуючих речовин, температури і природи каталізатору.

При сталій температурі швидкість хімічної реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин (закон діючих мас).

Закон діючих мас справедливий для реакцій, що протікають між ідеальними газами і в розбавлених розчинах.

Для реакції aA + bB = cC + dD істинну швидкість реакції згідно з законом діючих мас визначають за рівнянням

V = - dC_А/dt = kC ^a_AC ^b_B,

де dC_А – зміна концентрації реагуючої речовини А за нескінченно малий проміжок часу dt;

С_А – концентрація реагуючої речовини А в певний момент часу, моль/л;

С_В - концентрація реагуючої речовини В в певний момент часу, моль/л;

а – число молів речовини А;

b – число молів речовини В;

k – константа швидкості хімічної реакції.

Константа швидкості залежить від природи реагуючих речовин, температури і природи каталізатору і чисельно дорівнює швидкості реакції, якщо добуток концентрацій реагуючих речовин дорівнює одиниці:

V = - dC_А/dt = k.

При певній температурі константа швидкості визначає вплив природи реагуючих речовин на швидкість реакції.