Влияние концентрации на скорость химической реакции. Закон действующих масс

Влияние концентрации на скорость реакций определяется законом действующих масс. Закон Гольдберга и Воаге: при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях их стехиометрических коэффициентов.

_аА + _вВ ↔ _сС + _dD

V = k*[A]^a + [B]^b

[A] и [B] – молярные концентрации реагентов

а, в – степени концентрации, равные стехиометрическим коэффициентам, только для простых реакций

в случае многостадийных реакций: V = k*[A]^na + [B]^nb

n_a, n_b – постоянные, не зависящие от концентрации числа, называемые показателями порядка реакций по реагентам А,В определяются экспериментально, имеют значение от 0 до 2.

 

Порядок реакции. Реакции первого, второго, нулевого порядка. Физический смысл константы скорости реакции. Молекулярность элементарного акта реакции. Условия несовпадения порядка и молекулярности реакции. Вывод кинетического уравнения для реакции первого порядка. Время полураспада для реакций первого порядка.

Порядок реакции – показатель степени концентрации реагирующего вещества в кинетическом уравнении реакции.

Общий порядок химической реакции – величина равная сумме показателей степени концентрации реагентов в кинетическом уравнении реакции.

n = n_a + n_b

k – константа скорости реакции, показывает какая доля из общего числа в расчете на один моль вещества приводит к химическому взаимодействию; зависит от природы реагирующих веществ, температуры среды, налия катализатора, но не зависит от концентрации реагирующих веществ.

Существуют реакции нулевого порядка: скорость =const

Существуют реакции I, II и III порядка.

Реакции нулевого порядка протекают с постоянной скоростью и не зависят от концентрации реагирующих веществ.

Для многостадийных процессов порядок реакции определяется самой медленной(лимитирующей) стадией.

Если вещество взято в избытке, то оно не участвует в определении порядка реакции, т.к. его концентрация практически не меняется.

Молекулярность – число молей веществ, участвующих в элементарном акте взаимодействия.

· Мономолекулярные

· Бимолекулярные

· Тримолекулярные – очень редки, т.к. одновременное столкновение трех молекул маловероятны

Порядок и молекулярность совпадают только для простых реакций.

Знание порядка реакции необходимо т.к. по нему определяется кинетическое уравнение для расчета константы скорости реакции.

Вывод кинетического уравнения I порядка:

А В

t₀ = 0, [А] = С₀ - x, [В] = 0 - исходная концентрация

ч/з t: [А] = С₀ - x, [В] = x - прореагировало

V = k₁ * [С₀ - x]

= k₁* [С₀ - x] = k₁*

=

- = k₁ * t + I, I = - , - = k₁ * t -

= k₁ * t, k₁ = * ,

k₁ = * [k = с^-1, мин^-1, час^-1

в кинетике часто пользуются понятием полураспада реакции – время необходимое для того, чтобы прореагировала половина исходного количества вещества.

_½ = * = * = =

 

Период полураспада реакции первого порядка не зависит от концентрации.