Влияние давления и состава смеси на скорость реакции

Существует классификация газовых реакций в зависимости oт вида молекул, вступающих в реакцию: мономолекулярные реакции, в которых реагирует один вид молекул, давая при этом одну или несколько новых молекул; бимолекуляр­ные реакции, в которых взаимно реагируют две молекулы, давая одну или несколько новых молекул.

Изменение скорости реакции в зависимости от давления и состава гомогенной смеси можно установить, используя уравнение состояния газа

,

где Р – давление смеси, Н/м²; п — количество смеси, моль; R — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К). Для любого компонента газовой смеси

,

из (54) следует

;

с учетом (43)

.

Приравнивая два последних выражения, получим

. (70)

Скорость реакции выразим через изменения концентрации одного из компонентов продуктов реакции . С учетом выражений (61), (66), (69) получим:

- для мономолекулярной реакции

, (71)

- для бимолекулярной реакции

. (72)

С учетом (70) выражения (71) и (72) примут вид

; (73)

. (74)

Таким образом, при постоянной температуре скорость реакции пропорциональна давлению смеси для мономолекулярной реакции и квадрату давления для бимолекулярной реакции. В общем виде

~ Р^н, (75)

где н – порядок реакции.

Если продукты реакции выразить в относительных концентрациях (см. (47)), то выражения (73) и (74) примут вид:

; (76)

, (77)

т. е. скорость мономолекулярной реакции, выраженная через относительные молярные концентрации компонентов, не зависит от давления, а для других реакций пропорциональна давлению в степени на единицу меньше, чем порядок реакции:

~ Р^{н- 1}. (78)