Последовательность элементарных актов называется механизмом реакции

Р еакция 2NO + Cl₂ → 2NOCl протекает в две стадии:

а) NO + Cl₂ → NOCl₂ Механизм

б) NOCl₂ + NO→ 2NOCl реакции

В ходе реакции могут образовываться промежуточные частицы и промежуточные продукты. Промежуточными частицами называются высокоактивные соединения, время жизни которых мало, и концентрация очень незначительна. В ходе процесса не происходит значительных изменений концентраций промежуточных частиц (Δ C=0). Такой подход в химической кинетике называется методом стационарных концентраций.

Промежуточные продукты менее активны и могут легко быть выделены. Часто количество промежуточных продуктов сопоставимо с количеством продуктов реакции.

Закон «действия масс»

По закону «действия масс» скорость химической реакции пропорциональна произведению концентрации реагентов в степени их стехиометрических коэффициентов.

Для реакции n A + m B → p C

v = k [A]ⁿ [B]^m

где А и В – субстраты (исходные вещества), С – продукт реакции, n, m, р – стехиометрические коэффициенты. Коэффициенты с пмощью, которых ы уравниваем уравнение пеакции).

n – порядок реакции по реагенту А, m – порядок реакции по реагенту В, n+m – суммарный порядок реакции.

Таким образом, суммарный теоретический порядок реакции – это сумма коэффициентов перед субстратами в химическом уравнении.

Реакция превращения ацетоуксусной кислоты в ацетон – реакция 1^ого порядка:

СН₃-СО-СН₂-СООН → СН₃-СО-СН₃ + СО₂

v = k [A] v = k [ СН₃-СО-СН₂-СООН]

Реакция превращения этилена в дихлорэтан имеет второй порядок:

C₂Н₄ + Сl₂ → C₂H₄Cl₂ v = k [A][B] v = k [C₂H₄][Cl₂]

Примером реакции третьего порядка может быть реакция окисления SO₂ до SO₃: 2SO₂ + O₂ → 2SO₃

v = k [A]²[B] v = k [SO₂]²[O₂] (2+1)=3

Если скорость реакции не зависит от концентрации реагентов, то реакция имеет нулевой порядок. Если мы имеем дело с твердым веществом, то бессмысленно говорить о его концентрации. Примером такой реакции может быть разложение твердого ВаСО₃ до ВаО и СО₂.

На практике порядок реакции очень часто не совпадает с теоретическим: обычно реакции имеют сложный механизм и состоят из нескольких стадий (элементарных актов). Порядок реакции определяется порядком лимитирующей стадии, самой медленной стадии процесса.

Часто используют порядок по какому-то одному из реагентов. Так, реакция 2NO + O₂ → 2NO₂ является реакцией второго порядка по NO и реакцией первого порядка по O₂. Суммарный порядок равен 3.

На рисунке 2 приведена зависимость скорости реакции от концентрации исходного продукта (субстрата) для реакций 1-ого, 2-ого и 3-его порядков.

V V V V

[A] [A] [A]

v= k [A] v = k[A]² v= k[A]³

Рис.2. Зависимости скоростей химических реакций разного порядка от концентрации исходных веществ (субстратов) (v - скорость реакции, k - константа скорости, [A] – концентрация субстрата). В ходе реакции концентрация субстрата уменьшается,

а концентрация продукта реакции возрастает. На рисунке 3 приведены зависимости концентрации субстрата и продукта реакции от времени. Эти зависимости называются кинетическими кривыми.

Зависимость концентрации Зависимость концентрации

субстрата от времени продукта реакции от времени

C C

t

Рис. 3. Кинетические кривые реакций (С (t)).