În funcție de natura substanțelor care formează sistemul de reacție pentru a atinge echilibrul chimic necesită o anumită perioadă de timp, în timpul fluxului de reacții reversibile. Pentru valoarea caracteristică este utilizată - viteza reacției chimice.
Viteza de reacție - o valoare care arată modul în care concentrația unei substanțe într-o unitate de timp.
Pentru a accelera realizarea echilibrului, doresc să crească viteza de reacție. Principalele modalități de creștere a vitezei de reacție este de a crește temperatura, schimbarea concentrației, introducerea catalizatorului.
1. Influența temperaturii. Reacțiile chimice în sisteme omogene (amestec de gaz, soluții lichide) se realizează prin impingement particulelor. Cu toate acestea, nu fiecare coliziune de particule de reactivi conduce la formarea de produse. Numai particule cu energie a crescut - particule active capabile să execute actul reacției chimice. Cu creșterea temperaturii crește energia cinetică a particulelor și numărul de specii active, este crescut, prin urmare,
reacții chimice trece mai rapid la temperaturi ridicate decât la temperaturi scăzute
Creșterea reacțiilor chimice la temperaturi ridicate va avea loc decât la temperaturi mai scăzute viteza de reacție prin încălzire într-o primă aproximație, respectați următoarea regulă:
când temperatura crește la 10 0 C crește rata de reacție chimică în cele două - patru ori.
Dependența vitezei de reacție la temperatură este de regulă van't determinată - Goff:
Regula Vant - Hoff este aproximativă și este valabilă numai pentru estimarea aproximativă a efectului temperaturii asupra vitezei de reacție.
catalizator 2.Vliyanie. Catalizatorii - sunt substanțe care măresc viteza de reacție chimică. Ei interacționează cu reactivii pentru a forma un compus intermediar și produsul chimic lansat la sfârșitul reacției.
Influența exercitată de catalizatori pentru reacții chimice, numite cataliză. Starea de agregare, care conține catalizatorul și reactanții, trebuie distinse:
cataliză omogenă (catalizator cu reactanții formează un sistem omogen, de exemplu, un amestec de gaz;
cataliză heterogenă (catalizator și agenți reacționând sunt în faze diferite; cataliza este la interfață).
3. Influența concentrației reactanților .Dacă creșterea concentrațiilor de cel puțin unul dintre reactanți ai crește viteza de reacție chimică conform ecuației cinetice.
Să considerăm ecuația reacției globale: aA + bB = cC + Dd. La această reacție ecuație cinetică ia forma:
Din ecuația cinetică este ușor să se stabilească semnificația coeficientului de proporționalitate k. numita viteză de reacție constantă. Este numeric egală cu viteza reacției, atunci când concentrația fiecăruia dintre reactanți este de 1 mol / l. Constanta de viteză depinde de natura reactanților, dar nu depinde de concentrația lor.
procese omogene. și anume procese în mediu omogen (lichid sau amestec gazos, fără suprafețe de separare care separă părțile față de celălalt sistem) sunt relativ rare în industrie. Pure dificil de a obține un sistem omogen, ca orice substanță conține impurități. Pentru multe procese industriale, aerul este considerat mediu omogen, pentru oxidarea amoniacului și același aer de proces, din cauza prezenței de praf, umiditate este considerat a fi un mediu eterogen. Materia primă este întotdeauna impurități. Prin urmare, numai în mod condiționat posibil să se adopte pentru omogenului acele procese de fabricație care au loc în gaz sau în fază lichidă. În sistemele de reacție omogene sunt mai rapide decât eterogene. Punerea în aplicare și gestionarea proceselor omogene care se desfășoară într-un mediu omogen, este facilitată în mod considerabil. Echipamentul este, de asemenea, mai ușor. Prin urmare, multe procese industriale implica eterogene ca proces omogen chimic fază în fază gazoasă sau lichidă. Pentru sistemul de omogenizare în timpul unei reacții chimice într-un mediu omogen, folosind diferite moduri în industrie:
1) Absorbția gazelor, condensarea vaporilor, dizolvare sau topire a materialelor solide rezultate într-un mediu lichid în care reacțiile să aibă loc mai repede.
2) evaporarea lichidului sau pentru a separa o fază gazoasă în componentele dorite și efectuarea reacției în fază gazoasă.
procesele omogeni în fază gazoasă sunt utilizate pe scară largă în tehnologia substanțelor organice. Pentru a realiza aceste procese materiale organice se evapore, iar apoi vaporii sunt prelucrate într-un fel sau o altă componentă gazoasă: clor, oxizi de azot, dioxid de sulf, etc. cerere semnificativă a primit o piroliză în fază de vapori, în care reacțiile chimice de descompunere se efectuează în faza de vapori, deși procesul se referă în general la un eterogenă, deoarece reacțiile chimice în fază de vapori este precedată de evaporarea hidrocarburilor. Din numărul mare de procese care au loc în faza lichidă, poate fi atribuită proceselor omogene în neutralizarea alcalină tehnologia sărurilor minerale fără formarea de săruri solide.
procesele omogeni sunt de obicei în regimul cinetic, adică, Viteza totală de proces determinat de viteza unei reacții chimice, astfel încât modelele stabilite pentru reacțiile sunt aplicabile proceselor care rulează în gazul și mediul lichid. Din punct de vedere al cinetici, reacțiile chimice pot fi clasificate prin moleculara, r. F în funcție de numărul de molecule care participă la actul elementar simultană a transformării chimice, și ordinea de reacție. Ordinea de reacție este suma exponenților concentrațiilor reactanților într-o ecuație cinetică de reacție. In cele mai multe cazuri, ordinea de reacție nu este egal cu molecular ei. Reacțiile moleculare sunt clasificate într-o mono -, bi și trimolecular și în ordine - prima, a doua și a fracționată ordine.
1. monomolecular de reacție (unimolecular). Printre acestea se numără:
- reacția intramoleculară rearanjări A → D, de exemplu, izomerizare, inversiune;
- reacție de descompunere A → A + A“.
Cu titlu de exemplu, numai cracarea etanului
2. Dvumolekulyarnye (bimolecular) care evenimentul elementar are loc ca urmare a reuniunii a două, ca (2A) sau spre deosebire de (A + B) a moleculelor de materii prime. Reacțiile bimolecular, la rândul lor, pot fi împărțite în:
- reacție de adiție A → A + AA A + B → AB și 2A descompunere → A + A '
- o reacție de substituție sau un schimb BB + A '→ AB + B'
- reacția de schimb AA dublu + BB '→ AB + A'b'
Prin alăturarea reacțiilor bimoleculară includ atomul de atașare la o moleculă sau radical a compusului nesaturat și asocierea moleculare saturate. De exemplu,
Prin reacții de substituție sau de schimb aparține unui număr mare de reacții de atomi și radicali cu diferite molecule. O reacție tipică de dublu schimb în soluție
3.Trehmolekulyarnye unde se întâlnesc și intră într-o reacție chimică a trei molecule pot fi de tip reacție de adiție și reacția de schimb de recombinare.
3A → D, 2A + B → A + A '... A + A' + B → A + A“....
Astfel are loc o interacțiune de clorură ferică și clorură de staniu într-o soluție apoasă
Fiecare dintre aceste tipuri de reacții corespunde unei ecuații cinetice privind concentrația reactanților în timp. Efectul concentrațiilor reactanților este determinată de legea acțiunii de masă, care este o lege de bază de cinetica chimică. Dependența de temperatură a vitezei de reacție chimică variază foarte mult cu ordinea de reacție în creștere. Odată cu creșterea concentrației materiilor prime ale vitezei de reacție pentru a obține un randament de echilibru crește cu atât mai mult, cu cât ordinea reacției. Viteza de reacție depinde în cea mai mare măsură de concentrația reactanților, care sunt în cea mai mare cantitate în ecuația reacției chimice. Viteza reacțiilor multimolecular cu concentrații crescătoare va crește mai repede decât viteza de reacție peste ordinele inferioare. Pentru a îmbunătăți în sistemele omogene următoarele tehnici sunt concentrațiile folosite ale reactanților:
- pentru gaz: selectarea amestecului de gaz într-o formă mai concentrată, comprimare sau lichefierea, gazele de diluare pentru reacție în soluție;
- pentru lichide evaporare, congelare afară, ceea ce permite obținerea unei soluții saturate de reactanți sau de intrare reactiv suplimentar la soluție.
Presiunea influențează creșterea vitezei, atât înainte și invers proporțională cu numărul de reacție a moleculelor care reacționează. Astfel, presiunea afectează în principal printr-o creștere a concentrației de reactivi, care se referă în mod substanțial reacțiile într-un mediu gazos, în special o scădere a volumului. Presiunea asupra ratei reacțiilor în soluție afectează foarte puțin. Agitarea accelerează procesele care au loc în regiunea de difuzie datorită înlocuirii lente difuziei moleculare transportului convectiv rapidă a reactanților în zona de reacție.