cineticii chimice - doctrina ratelor și a mecanismelor de reacții chimice.
Studiul vitezei de reacție, pentru a obține date despre factorii care influențează viteza de reacție chimică, precum și studierea mecanismelor reacțiilor chimice se efectuează experimental.
Viteza de reacție chimică - schimbarea concentrației unuia dintre reactanți sau produșii de reacție din unitatea de timp, la un sistem de volum constant.
Rata reacțiilor omogene și eterogene sunt determinate în mod diferit.
Determinarea ratei de etapele de reacție chimică pot fi scrise în formă matematică. Să presupunem că - viteza reacțiilor chimice într-un sistem omogen, Nb - numărul de moli de oricare dintre substanțele obținute în timpul reacției, V - volumul sistemului; - timpul. Apoi, în limita:
Această ecuație poate fi simplificată - raportul medicamentului la volumul reprezintă concentrația molară a substanței Nb / V = Cb. unde DNB / V = DCB și în final:
În practică, concentrația unuia sau mai multor substanțe măsurate la intervale de timp specificate. concentrare cu materiale de timp de pornire sunt reduse și concentrația produsului - în creștere (figura 1.).
Fig. 1. Modificări ale concentrației materialului de pornire (a) și produsul de reacție (b) cu timpul
Factorii care afectează viteza reacției chimice
Factorii care influențează viteza reacției chimice sunt: natura reactanților, concentrațiile lor, temperatura, prezența unui sistem catalitic, presiunea și volumul (în fază gazoasă).
Cu influența concentrației asupra vitezei reacției chimice asociate drept bază de cinetica chimică - legea vitezei de reacție chimică acțiune de masă (ZDM) este direct proporțională cu produsul dintre concentrațiile reactanților, exponentiation raporturile stoichiometrice. ZDM ignoră concentrația substanțelor în fază solidă în sistemele eterogene.
Pentru reacția mA + Nb = pC + qd ZDM expresie matematică vor fi înregistrate:
= K × CA m × CB n
= K × [A] m × [B] n.
unde k - constanta vitezei unei reacții chimice, care este viteza de reacție chimică la o concentrație de reactanți de 1 mol / l. Spre deosebire de viteza de reacție chimică, k este independentă de concentrația reactanților. Cu cât mai mare k, reacția are loc mai repede.
Dependența vitezei de reacție chimică la temperatură este determinată de regula van't Hoff. regula Hoff Van't: când temperatura crește pentru fiecare rată de zece grade de cele mai multe reacții chimice crește aproximativ 2 - 4 ori. Expresia matematic:
(T2) = (T1) x (T2-T1) / 10.
în care: - coeficientul de temperatură al Van't Hoff care arată cât de mult viteza de reacție cu creșterea temperaturii din nou a crescut la 10 o C.
Pentru moleculara si reactie
reacția Molecularity este determinată de numărul minim de molecule simultan au reacționat (participă la eveniment elementar). distinge:
- reacții unimolecular (exemple sunt reacția de descompunere)
= K × C, -DC / dt = kC
Cu toate acestea, nu toate reacțiile, sub rezerva ecuația monomolecular.
= K × C1 × C2. -DC / dt = k × C1 × C2
- trimolecular (foarte rar).
Molecularity de reacție este determinată de mecanismul său adevărat. Înregistrarea ecuația reacției pentru a determina sale moleculare imposibil.
Ordinea de reacție este determinată de forma ecuației cinetice a reacției. Acesta este egal cu suma indicatorilor gradului de concentrare în această ecuație. De exemplu:
= K × C1 2 x C2 - a treia comandă
Ordinea de reacție poate fi fracționată. Într-un astfel de caz, este determinată experimental. Dacă reacția are loc într-o singură etapă, ordinea de reacție și coincid moleculare dacă în mai multe etape, ordinea este determinată de cel mai lent pas și molecularity egal cu această reacție.
Exemple de rezolvare a problemelor
Reacția are loc conform ecuației 2A + B = 4C. Concentrația inițială a compusului A 0,15 mol / l, iar după 20 de secunde - 0,12 mol / l. Se calculează rata medie de reacție.
Scriem expresia pentru calcularea vitezei medii a reacției chimice:
= ± δs / AT
= ± (0,15 - 0,12) / (20-0) = 0,144 mol / PS