Понятие о скорости реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции. Влияние концентраций на скорость реакции.

Гомогенная система состоит из одной фазы, а гетерогенная – из нескольких фаз. Скоростью гомогенной реакции называется количество вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции, за единицу времени в единице объёма системы. То есть скорость гомогенной реакции (υ_{гомоген}) определяется как изменение концентрации (ΔС) реагирующих веществ за единицу времени (Δτ).

υ_{гомоген} = ± Δn/(Δτ·V) = ± ΔC/Δτ;, [моль/(л·с)], где Δn – количество вещества, моль; Δτ - время реакции, с; V - объем реакционной смеси, л; ΔC - изменение молярной концентрации, [моль/л].

Скоростью гетерогенной реакции (υ_{гетерог}) называется количество вещества, вступившего в реакцию или образующегося при реакции за единицу времени на единице площади поверхности раздела фаз:

υ_{гетерог} = ±Δn/(Δτ·S), [моль/(с·м²)], где S - площадь поверхности раздела фаз, м²

К важнейшим факторам, влияющим на скорость реакции, относятся следующие: природа реагирующих веществ, их концентрации, температура, природа растворителя, присутствие в системе катализаторов или ингибиторов. Влияние концентрации реагирующих веществ на скорость реакциивыражается законом действия масс:при постоянной температуре скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, в степенях, численно равных коэффициентам в уравнении реакции.

 

Зависимость скорости реакции от температуры. Уравнение Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса.

Зависимость скорости химической реакции от температуры выражается правилом Вант-Гоффа: при повышении температуры на 10°С скорость большинства химических реакций увеличивается в 2-4 раза: , где υ₂ и υ₁ – скорости реакции при температурах T₂ и T₁, соответственно; γ – температурный коэффициент скорости реакции (для большинства реакций он равен от 2 до 4). Более точно зависимость константы скорости от температуры описывается уравнением Аррениуса: k = A·exp^-Eа/RT, где k – константа скорости реакции, А – предэкспоненциальная постоянная, E_a – энергия активации для данного процесса, R - универсальная газовая постоянная, T - температура, K.

 

Понятие об энергии активации. Гомогенные и гетерогенные катализаторы, каталитические системы, механизм действия катализаторов.

Энергия активации – избыточная энергия, которой должны обладать молекулы, для того, чтобы их столкновение могло привести к образованию нового вещества; это своеобразный энергетический барьер, который отделяет исходные вещества от продуктов реакции. Катализатор – вещество, которое увеличивает скорость реакции, но при этом не расходуется в результате протекания процесса. В большинстве случаев действие катализатора объясняется тем, что он снижает энергию активации реакции. Реакции, протекающие под действием катализаторов, называются каталитическими. Различают гомогенный и гетерогенный катализ. В случае гомогенного катализа катализатор и реагирующие вещества образуют одну фазу (газ или раствор). В случае гетерогенного катализа катализатор находится в системе в виде самостоятельной отдельной фазы. Ингибитор – замедляет реакцию, в его присутствии энергия активации увеличивается.