ratele de reacție chimică și cinetica metodelor sale de reglare - studopediya

Cinetică chimică studiază legile proceselor chimice în timp.

Viteza de reacție chimică (n) - cantitatea de substanță (Dn), reactant sau format prin reacția pe unitatea de timp (Dt) per unitate de volum a spațiului de reacție (V):

Cantitatea de substanță per unitate de volum (Dn / V) - este concentrația molară de S.

Apoi, viteza de reacție poate fi scris:

Unitatea de măsurare a vitezei este mol L -1 • • cu -1.

Pentru viteza de reacție heterogenă depinde de zona interfeței (S):

Viteza dimensiune - mol • m -2 • s -1.

Distinge viteza instantanee și medie.

Rata medie este descrisă de ecuația

Rata de reacție poate fi judecat prin măsurarea concentrației de materii prime sau produse. Concentrarea materiei prime cu timpul este redus treptat și DC are semnul „-“, iar concentrația crește de produs și DC are un semn „+“.

Dacă luăm în considerare un interval de timp infinitezimal dt, obținem o expresie pentru viteza instantanee la un moment dat în timp

Viteza de reacție este influențată de:

1. Natura reactanților - natura legăturilor chimice din compușii, structura moleculelor.

2. Concentrația de reactanți. Viteza de reacție chimică, alte condiții fiind egale, depinde de numărul de coliziuni ale particulelor reactive pe unitatea de timp. Probabilitatea de coliziune depinde de numărul de particule pe unitatea de volum, adică, concentrare. dependența vitezei de reacție elementară simplă sau concentrația reactanților se exprimă prin legea acțiunii de masă:

Viteza de reacție este proporțională cu produsul dintre concentrațiile molare de reactanți, luate în grade, egal cu coeficienții stoichiometrice.

legea exprimată prin ecuația

unde CA și CB - concentrațiile molare ale reactanților A și B, mol / l;

a și b - coeficienți stoechiometrici în ecuația reacției;

k - factorul de proporționalitate se numește o viteză constantă.

Constanta de viteză de reacție depinde de natura reactanților, temperatura, prezența unui catalizator, dar nu depinde de concentrațiile reactanților și este numeric egală cu viteza de reacție în condiții CA = CB = 1.

Dacă unul dintre reactanți este în stare solidă, reacția are loc la interfața și în ecuația legii concentrației solidelor de acțiune în masă nu este inclusă. Astfel, pentru reacția

Dependența vitezei de reacție la temperatură este descrisă de regula Van't Hoff: pentru fiecare creștere a temperaturii de 10 ° Rata de cele mai multe reacții chimice crește în 2-4 ori:

și în care - vitezele de reacție la temperaturi T1 și T2.

g - coeficient de temperatură, valorile cărora pentru majoritatea reacțiilor sunt în intervalul 2-4.

Creșterea vitezei de reacție cu creșterea temperaturii datorită creșterii moleculelor active, adică molecule având suficientă energie pentru o interacțiune chimică la coliziunea lor. Energia, care ar trebui să aibă moleculele care se ciocnesc între ele a existat o reacție, numită energia de activare (Ea). Relația matematică dintre viteza de reacție, temperatura și energia de activare se numește ecuația Arrhenius:

unde k - viteză de reacție constantă;

R - constanta J / mol gaz • K;

T - temperatura absolută, K;

Ea - energia de activare, kJ / mol;

e - baza logaritmului natural;

A - factorul de pre-exponențială, care este independentă de temperatura și concentrația.

Constanta de viteză este mai mare, mai mică și mai mare EA temperatura.

Pentru calcule folosind ecuația Arrhenius, convertit pentru două temperaturi:

în care - constanta de viteză la temperaturi T1 și T2.

4. Contactul de suprafață între reactanți.

reacție chimică are loc la interfața în reacții eterogene. Creșterea aria suprafeței solide prin măcinare conduce la o accelerare semnificativă a reacției.

Catalizatorii - sunt substanțe care măresc viteza de reacție. Catalizatorul reacționează cu un reactant intermediar, care reacționează cu celălalt materia primă, pentru a forma produși de reacție și catalizator de eliberare. Efectul de accelerare al catalizatorului, de obicei, este de a reduce energia de activare a reacției catalizate.

Exemplul 1. Deoarece viteza de reacție se va schimba

când 55% dintre oxigen va reacționa în cazul în care concentrația inițială a reactanților, respectiv: