Скорость элементарной (простой) реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции

Для условно простой реакции аА +bВ = продукты математическая запись ЗДМ будет иметь вид (обращаю Ваше внимание, что концентрации веществ, входящие в это уравнение неравновесные). Чем дальше от состояния равновесия, тем скорость больше, а в состоянии равновесия скорость реакции равна нулю. Равновесные концентрации обозначаются в квадратных скобках, поэтому запись этого закона в таком виде V=k^.[A]^a.[B]^b не имеет смысла, так как V=0 в состоянии равновесия.

.

ЗДМ справедлив только для наиболее простых по своему механизму взаимодействий, протекающих в газах или разбавленных растворах, поэтому все химические реакции делятся на простые (элементарные) и сложные.

Простые реакции идут в одну стадию без образования промежуточных соединений. Они характеризуются молекулярностью реакции. Она определяется числом молекул, одновременным взаимодействием которых осуществляется акт химического взаимодействия. В зависимости от этого простые реакции бывают:

мономолекулярные – I₂ 2I; ; реакция первого порядка;

бимолекулярные – Н₂ + I₂ = 2HI; ; реакция второго порядка;

тримолекулярные – 2NO + H₂ = N₂O + H₂O; ; реакция третьего порядка. Тримолекулярных реакций известно очень мало.

Мы ограничились рассмотрением только гомогенных простых реакций, но большинство реакций сложные и гетерогенные, которые протекают на границе раздела фаз. Математическое выражение для закона действующих масс в этом случае получило название кинетического уравнения.

Интересно рассмотреть задачу, подобные которой встречаются в тестах ЕГЭ.

Пример. От чего зависит скорость химической реакции между медью и азотной кислотой?

Гетерогенными называются реакции, протекающие в среде, разделенной на отдельные части физическими границами раздела, на которых и происходит химическое взаимодействие.

Для гетерогенной реакции ее скорость зависит от величины поверхности раздела между взаимодействующими фазами. Если в реакции участвует твердое тело, то его концентрация не входит в кинетическое уравнение, т.к. она практически не меняется. Роль твердого тела отражается введением его поверхности, на которой протекает данная реакция.

Кинетическое уравнение для нашей реакции: Cu + HNO₃ = продукты выглядит так.

Согласно нашему кинетическому уравнению скорость реакции зависит только от концентрации азотной кислоты, но не зависит от объема колбы, в которой проходит реакция; от объема кислоты и практически не зависит от массы меди, так как поверхность раздела при этом изменяется незначительно. Больший эффект увеличения скорости будет, если применять мелко раздробленную медь, но основным фактором все же остается изменение концентрации кислоты.