Скорость гомогенных химических реакций.

КИНЕТИКА ГОМОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В гомогенных процессах все реагирующие компоненты находятся в одной фазы: будь то газ, жидкость или твердое вещество. При каталитической реакции катализатор тоже должен находиться в той же фазе, что и реагирующие вещества.

Законы химической термодинамики позволяют определить направление и предел протекания возможного при данных условиях химического процесса, а также его энергетический эффект. Однако термодинамика не может ответить на вопросы о том, как осуществляется данный процесс и с какой скоростью. Эти вопросы – механизм и скорость химической реакции – и являются предметом химической кинетики.

Цель кинетических расчетов установить кинетическую модель реакции.

Для получения кинетической модели первоначально проводят кинетический эксперимент, суть которого заключается в нахождении зависимости концентрации реагирующих веществ (продуктов реакции) от времени при различных условиях.

Скорость гомогенных химических реакций.

Скорость химической реакции есть изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

1 1 d n _i

V_r = ----- × ----- × ----- (3.1)

n _i V d t

Если реакция протекает без изменения объема, то скорость реакции можно выразить через концентрацию реагентов:

1 d С _i

V_r = ----- × ----- (3.2)

n _i d t _i

Различают истинную и среднюю скорость. Скорость реакции считается положительной, поэтому математически определение средней скорости реакции в интервале времени Δ t записывается следующим образом:

(3.3)

В различных интервалах времени средняя скорость химической реакции имеет разные значения;

Рис. 3.1

истинная (мгновенная) скорость реакции определяется как производная от концентрации по времени:

(3.4)

Графическое изображение зависимости концентрации реагентов от времени есть кинетическая кривая (рис.3.1).

Рис. 3.2 Кинетические кривые для исходных веществ (А) и продуктов реакции (В).

Истинную скорость реакции можно определить графически, проведя касательную к кинетической кривой (рис. 3.3); истинная скорость реакции в данный момент времени равна по абсолютной величине тангенсу угла наклона касательной:

Рис. 3.3 Графическое определение V_ист.

(3.4)

Необходимо отметить, что в том случае, если стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции неодинаковы, величина скорости реакции будет зависеть от того, изменение концентрации какого реагента определялось.

Скорость химической реакции зависит от множества факторов: природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, природы растворителя и т.д.