Студопедия — Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ






 

Рассмотрим элементарную химическую реакцию A 2 + B 2 ® 2 АВ, которая протекает только за счет энергии теплового движения молекул. Молекулы реагирующих веществ А 2 и В 2 равномерно распределены по реакционному объему и находятся в постоянном хаотическом движении.

Скорость химической реакции – число элементарных актов в единицу времени – будет определяться вероятностью совместного осуществления двух независимых событий. Во-первых, вероятностью встречи молекул A 2 и B 2 в единицу времени, т. е. частотой их столкновений (wс), и, во-вторых, вероятностью перестройки их электронных оболочек с образованием двух молекул AB (wв). Из теории вероятности известно, что вероятность совмещения двух событий равна произведению вероятности каждого события. Тогда v»wс× wв.

Вероятность встречи молекул A 2 и B 2 в единицу времени (wс) в свою очередь определяется вероятностью одновременного нахождения обеих частиц в некотором элементарном объеме. Вероятность попадания в этот объем одной молекулы каждого вещества пропорциональна их числу в единице объема (молярная концентрация вещества), поэтому вероятность столкновения молекул A 2 и B 2 в единицу времени будет пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ (wс) ~ СА 2 × СВ 2. Соответственно, если в элементарном акте принимают участие три частицы, то вероятность их встречи будет пропорциональна произведению трех сомножителей. В общем виде вероятность встречи будет пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции.

Не каждая встреча (столкновение) молекул A 2 и B 2 приведет к образованию двух молекул AB. Вероятность перестройки электронных оболочек встретившихся частиц с образованием новых молекул (wв) будет зависеть от их природы и кинетической энергии. Для химической реакции, протекающей при постоянной температуре, как правило, она будет величиной постоянной и представляет собой константу скорости (k) химической реакции. Она не зависит от концентрации и времени, а определяется температурой и типом реагирующих веществ. Получаем, что скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ: v = k × cA 2× cB 2.

Необходимо отметить, что приведенные выше рассуждения справедливы, если протекание реакции не нарушает теплового равновесия в системе (выполняется закон распределения Максвелла-Больцмана (Maxwell-Boltzmann)) и если изменение концентрации реагирующих веществ не изменяет свойств среды.

Таким образом, скорость элементарной химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. Это положение было сформулировано Гульдбергом (Guldberg) и Вааге (Waage) и получило название закона действующих масс.

Примечание. Константа скорости химической реакции формально равна скорости реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ. Поэтому размерность ее величины будет зависеть от значений стехиометрических коэффициентов и способа выражения концентраций реагирующих веществ.

 

Для обратимой элементарной химической реакции n AA + n BB Û n DD закон действующих масс для прямой и обратной реакций запишется в форме

, ,

n i –стехиометрические коэффициенты в уравнении элементарной реакции.

Пример.

1) С2H6®2 СH3· ,

2) 2NO2Û N2O4 , ,

3) H· + O2 ® OH· + O· ,

4) 2NO + O2 ® 2NO2 .

Увеличение давления в реакционной системе увеличивает концентрацию взаимодействующих частиц вследствие уменьшения объема, и наоборот. Для веществ, находящихся в конденсированном состоянии, изменение давления в разумных пределах (~ 0 ¸ 103 ат) пренебрежимо мало изменяет объем, поэтому скорость гомогенных химических реакций, протекающих в жидкой и твердой фазах, практически не зависит от давления. В газовых системах изменение давления изменяет молярную концентрацию реагирующих веществ: поскольку pi × V =n i × RT ® ; p об=S pi ® pi = p об× Xi; следовательно, , p об – общее давление; pi – парциальное давление и Xi – мольная доля i -го газа.

Таким образом, для химических реакций, протекающих в газовой фазе, закон действующих масс можно описать следующим уравнением:

,

где k p – константа скорости химической реакции; n i –стехиометрические коэффициенты в уравнении элементарной реакции.

Изменение общего давления в системе в n раз приведет к изменению парциального давления каждого компонента в такое же число раз, что вызовет соответствующее изменение скорости реакции:

 

(p об)1= pA + pB, (p об)2= n × (p об)1= n× pA +n× pB ,

, .







Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 682. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Метод архитекторов Этот метод является наиболее часто используемым и может применяться в трех модификациях: способ с двумя точками схода, способ с одной точкой схода, способ вертикальной плоскости и опущенного плана...

Примеры задач для самостоятельного решения. 1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P   1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Меры безопасности при обращении с оружием и боеприпасами 64. Получение (сдача) оружия и боеприпасов для проведения стрельб осуществляется в установленном порядке[1]. 65. Безопасность при проведении стрельб обеспечивается...

Весы настольные циферблатные Весы настольные циферблатные РН-10Ц13 (рис.3.1) выпускаются с наибольшими пределами взвешивания 2...

Хронометражно-табличная методика определения суточного расхода энергии студента Цель: познакомиться с хронометражно-табличным методом опреде­ления суточного расхода энергии...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.006 сек.) русская версия | украинская версия