Imenujejo se snovi, ki upočasnijo hitrost kemične reakcije. Hitrost reakcije, njena odvisnost od različnih dejavnikov

Fizične metode

Metode za merjenje hitrosti reakcije

V zgornjem primeru je bila hitrost reakcije med kalcijevim karbonatom in kislino izmerjena s preučevanjem volumna plina, ki se je razvil v odvisnosti od časa. Eksperimentalne podatke o hitrostih reakcij je mogoče pridobiti z merjenjem drugih količin.

Če se med potekom reakcije spremeni skupna količina plinastih snovi, potem lahko njen potek opazujemo z merjenjem tlaka plina pri konstantni prostornini. V primerih, ko je eden od izhodnih materialov ali eden od reakcijskih produktov obarvan, lahko potek reakcije spremljamo z opazovanjem spremembe barve raztopine. Druga optična metoda je merjenje vrtenja ravnine polarizacije svetlobe (če imajo začetne snovi in produkti reakcije različne rotacijske sposobnosti).

Nekatere reakcije spremlja sprememba števila ionov v raztopini. V takih primerih lahko hitrost reakcije preučimo z merjenjem električne prevodnosti raztopine. V naslednjem poglavju bodo obravnavane nekatere druge elektrokemijske metode, ki jih je mogoče uporabiti za merjenje reakcijskih stopenj.

Napredek reakcije lahko spremljamo z merjenjem koncentracije enega od udeležencev v reakciji skozi čas z uporabo različnih metod. kemična analiza. Reakcija poteka v termostatirani posodi. V določenih intervalih se iz posode vzame vzorec raztopine (ali plina) in določi koncentracija ene od komponent. Za zanesljive rezultate je pomembno, da v vzorcu, odvzetem za analizo, ne pride do reakcije. To dosežemo s kemično vezavo enega od reagentov, hitrim ohlajanjem ali redčenjem raztopine.

Eksperimentalne študije kažejo, da je hitrost reakcije odvisna od več dejavnikov. Najprej razmislimo o vplivu teh dejavnikov na kvalitativni ravni.

1.Narava reaktantov. Iz laboratorijske prakse vemo, da je nevtralizacija kisline z bazo

H + + OH - ® H 2 O

interakcija soli s tvorbo težko topne spojine

Ag + + Cl – ® AgCl

in druge reakcije v raztopinah elektrolitov potekajo zelo hitro. Čas, potreben za dokončanje takšnih reakcij, se meri v milisekundah in celo mikrosekundah. To je povsem razumljivo, ker bistvo takšnih reakcij je približevanje in kombinacija nabitih delcev z naboji nasprotnega predznaka.

V nasprotju z ionskimi reakcijami interakcija med kovalentno vezanimi molekulami običajno poteka veliko počasneje. Dejansko se morajo med reakcijo med takšnimi delci prekiniti vezi v molekulah izhodnih snovi. Za to morajo trkajoče molekule imeti določeno količino energije. Poleg tega, če so molekule dovolj kompleksne, morajo biti, da bi prišlo do reakcije med njimi, na določen način orientirane v prostoru.

2. Koncentracija reaktantov. Hitrost kemijska reakcija, ceteris paribus, je odvisno od števila trkov reakcijskih delcev na enoto časa. Verjetnost trkov je odvisna od števila delcev na enoto prostornine, t.j. od koncentracije. Zato se hitrost reakcije povečuje z naraščajočo koncentracijo.

3. Fizično stanje snovi. V homogenih sistemih je hitrost reakcije odvisna od števila trkov delcev volumen raztopine(ali plin). V heterogenih sistemih pride do kemične interakcije na vmesniku. Povečanje površine trdne snovi med njenim mletjem olajša dostop reakcijskih delcev do delcev trdne snovi, kar vodi do znatnega pospeševanja reakcije.

4. Temperatura ima pomemben vpliv na hitrost različnih kemičnih in bioloških procesov. Z zvišanjem temperature se poveča kinetična energija delcev in posledično se poveča delež delcev, katerih energija zadostuje za kemično interakcijo.

5. Sterični faktor označuje potrebo po medsebojni orientaciji reakcijskih delcev. Bolj kompleksne kot so molekule, manjša je verjetnost njihove pravilne orientacije, manjša je učinkovitost trkov.

6. Razpoložljivost katalizatorjev.Katalizatorji so snovi, ki spreminjajo hitrost kemične reakcije. Vneseni v reakcijski sistem v majhnih količinah in po reakciji ostanejo nespremenjeni, lahko izjemno spremenijo hitrost procesa.

Spodaj bodo podrobneje obravnavani glavni dejavniki, od katerih je odvisna hitrost reakcije.

Proučevanje hitrosti kemične reakcije in pogojev, ki vplivajo na njeno spremembo, je ena od smeri fizikalna kemija- kemijska kinetika. Upošteva tudi mehanizme teh reakcij in njihovo termodinamično veljavnost. Te študije niso pomembne samo za znanstvene namene, ampak tudi za nadzor interakcije komponent v reaktorjih pri proizvodnji različnih snovi.

Koncept hitrosti v kemiji

Običajno se hitrost reakcije imenuje določena sprememba koncentracij spojin, ki so vstopile v reakcijo (ΔС) na enoto časa (Δt). Matematična formula za hitrost kemične reakcije je naslednja:

ᴠ = ±∆C/∆t.

Hitrost reakcije se meri v mol/ls, če se pojavi v celotnem volumnu (tj. reakcija je homogena) in v mol/m 2 s, če interakcija poteka na površini, ki ločuje faze (tj. reakcija je heterogena). Znak "-" v formuli se nanaša na spremembo vrednosti koncentracij začetnih reaktantov, znak "+" pa na spreminjajoče se vrednosti koncentracij produktov iste reakcije.

Primeri reakcij z različnimi hitrostmi

Interakcije kemične snovi se lahko izvaja z različnimi hitrostmi. Tako je stopnja rasti stalaktitov, to je tvorbe kalcijevega karbonata, le 0,5 mm na 100 let. Nekatere biokemične reakcije so počasne, kot sta fotosinteza in sinteza beljakovin. Korozija kovin poteka precej nizko.

Povprečno hitrost lahko označimo z reakcijami, ki trajajo od ene do več ur. Primer je kuhanje, ki ga spremlja razgradnja in preoblikovanje spojin, ki jih vsebujejo izdelki. Sinteza posameznih polimerov zahteva segrevanje reakcijske zmesi določen čas.

Primer kemičnih reakcij, katerih hitrost je precej visoka, lahko služijo kot nevtralizacijske reakcije, interakcija natrijevega bikarbonata z raztopino ocetne kisline, ki jo spremlja sproščanje ogljikov dioksid. Omenimo lahko tudi interakcijo barijevega nitrata z natrijevim sulfatom, pri kateri opazimo obarjanje netopnega barijevega sulfata.

Veliko reakcij lahko poteka bliskovito in jih spremlja eksplozija. Klasičen primer- interakcija kalija z vodo.

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije

Omeniti velja, da lahko iste snovi reagirajo med seboj z različno hitrostjo. Tako na primer mešanica plinastega kisika in vodika dolgo časa ne kaže znakov interakcije, vendar, ko posodo stresemo ali udarimo, reakcija postane eksplozivna. Zato je kemijska kinetika identificirala določene dejavnike, ki lahko vplivajo na hitrost kemične reakcije. Tej vključujejo:

narava medsebojno delujočih snovi;
koncentracija reagentov;
sprememba temperature;
prisotnost katalizatorja;
sprememba tlaka (za plinaste snovi);
območje stika snovi (če govorimo o heterogenih reakcijah).

Vpliv narave snovi

Tako pomembno razliko v hitrostih kemičnih reakcij je razloženo z različne vrednosti aktivacijska energija (E a). Razume se kot določena presežna količina energije v primerjavi z njeno povprečno vrednostjo, ki jo potrebuje molekula med trkom, da pride do reakcije. Meri se v kJ / mol in vrednosti so običajno v območju 50-250.

Splošno sprejeto je, da če je E a = 150 kJ / mol za katero koli reakcijo, potem pri n. y. praktično ne teče. Ta energija se porabi za premagovanje odbojnosti med molekulami snovi in za oslabitev vezi v začetnih snoveh. Z drugimi besedami, aktivacijska energija označuje moč kemične vezi v snoveh. Po vrednosti aktivacijske energije lahko predhodno ocenimo hitrost kemične reakcije:

E a< 40, взаимодействие веществ происходят довольно быстро, поскольку почти все столкнове-ния частиц при-водят к их реакции;
40-<Е а <120, предполагается средняя реакция, поскольку эффективными будет лишь половина соударений молекул (например, реакция цинка с соляной кислотой);
E a >120, bo le zelo majhen del trkov delcev povzročil reakcijo, njena hitrost pa bo nizka.

Vpliv koncentracije

Odvisnost reakcijske hitrosti od koncentracije je najbolj natančno označena z zakonom delovanja mase (LMA), ki pravi:

Hitrost kemične reakcije je neposredno sorazmerna zmnožku koncentracij reagirajočih snovi, katerih vrednosti so vzete v potekih, ki ustrezajo njihovim stehiometričnim koeficientom.

Ta zakon je primeren za osnovne enostopenjske reakcije ali katero koli stopnjo interakcije snovi, za katero je značilen zapleten mehanizem.

Če želite določiti hitrost kemične reakcije, katere enačbo lahko pogojno zapišemo kot:

αА+ bB = ϲС, potem

v skladu z zgoraj navedeno formulacijo zakona lahko hitrost najdemo z enačbo:

V=k [A] a [B] b , kjer

a in b sta stehiometrična koeficienta,

[A] in [B] - koncentracije izhodnih spojin,

k je konstanta hitrosti zadevne reakcije.

Pomen koeficienta hitrosti kemične reakcije je, da bo njegova vrednost enaka hitrosti, če so koncentracije spojin enake enotam. Treba je opozoriti, da je za pravilen izračun po tej formuli potrebno upoštevati agregatno stanje reagentov. Predpostavlja se, da je koncentracija trdne snovi enota in ni vključena v enačbo, ker med reakcijo ostane konstantna. Tako so v izračun po MDM vključene le koncentracije tekočih in plinastih snovi. Torej, za reakcijo pridobivanja silicijevega dioksida iz preprostih snovi, opisano z enačbo

Si (TV) + Ο 2 (g) \u003d SiΟ 2 (TV),

hitrost bo določena s formulo:

Tipična naloga

Kako bi se spremenila hitrost kemične reakcije dušikovega monoksida s kisikom, če bi se koncentracije izhodnih spojin podvojile?

Rešitev: Ta postopek ustreza reakcijski enačbi:

2ΝΟ + Ο 2 = 2ΝΟ 2 .

Zapišimo izraze za začetno (ᴠ 1) in končno (ᴠ 2) reakcijsko hitrost:

ᴠ 1 = k [ΝΟ] 2 [Ο 2 ] in

ᴠ 2 = k·(2·[ΝΟ]) 2 ·2·[Ο 2] = k·4[ΝΟ] 2 ·2[Ο 2].

ᴠ 1 / ᴠ 2 = (k 4 [ΝΟ] 2 2 [Ο 2 ]) / (k ・ [ΝΟ] 2 [Ο 2 ]).

ᴠ 2 / ᴠ 1 = 4 2/1 = 8.

Odgovor: povečan za 8-krat.

Temperaturni učinek

Odvisnost hitrosti kemične reakcije od temperature je eksperimentalno določil nizozemski znanstvenik J. H. Van't Hoff. Ugotovil je, da se hitrost številnih reakcij poveča za 2-4 krat z vsakih 10 stopinj dviga temperature. Za to pravilo obstaja matematični izraz, ki je videti tako:

ᴠ 2 = ᴠ 1 γ (Τ2-Τ1)/10 , kjer je

ᴠ 1 in ᴠ 2 - ustrezni hitrosti pri temperaturah Τ 1 in Τ 2;

γ - temperaturni koeficient, enak 2-4.

Hkrati to pravilo ne pojasnjuje mehanizma vpliva temperature na vrednost hitrosti določene reakcije in ne opisuje celotnega niza pravilnosti. Logično je sklepati, da se z zvišanjem temperature kaotično gibanje delcev povečuje in to povzroča večje število njihovih trkov. Vendar to ne vpliva posebej na učinkovitost molekularnih trkov, saj je odvisna predvsem od aktivacijske energije. Prav tako pomembno vlogo pri učinkovitosti trka delcev igra njihovo prostorsko ujemanje med seboj.

Odvisnost hitrosti kemične reakcije od temperature, ob upoštevanju narave reagentov, ustreza Arrheniusovi enačbi:

k \u003d A 0 e -Ea / RΤ, kjer

A o je množitelj;

E a - aktivacijska energija.

Primer naloge o van't Hoffovem zakonu

Kako naj se temperatura spremeni, da se hitrost kemične reakcije, katere temperaturni koeficient je številčno enak 3, poveča za 27-krat?

Rešitev. Uporabimo formulo

ᴠ 2 = ᴠ 1 γ (Τ2-Τ1)/10 .

Iz pogoja ᴠ 2 / ᴠ 1 = 27 in γ = 3. Najti morate ΔΤ = Τ 2 -Τ 1.

Če preoblikujemo prvotno formulo, dobimo:

V 2 /V 1 \u003d γ ΔΤ / 10.

Zamenjamo vrednosti: 27=3 ΔΤ/10.

Iz tega je jasno, da je ΔΤ/10 = 3 in ΔΤ = 30.

Odgovor: temperaturo je treba povečati za 30 stopinj.

Vpliv katalizatorjev

V fizikalni kemiji hitrost kemičnih reakcij aktivno preučuje tudi oddelek, imenovan kataliza. Zanima ga, kako in zakaj razmeroma majhne količine določenih snovi bistveno povečajo stopnjo interakcije drugih. Snovi, ki lahko pospešijo reakcijo, vendar se same ne porabijo, imenujemo katalizatorji.

Dokazano je, da katalizatorji spreminjajo mehanizem same kemične interakcije, prispevajo k nastanku novih prehodnih stanj, za katere so značilne nižje višine energijske pregrade. To pomeni, da prispevajo k zmanjšanju aktivacijske energije in s tem k povečanju števila učinkovitih udarcev delcev. Katalizator ne more povzročiti reakcije, ki je energetsko nemogoča.

Torej se vodikov peroksid lahko razgradi s tvorbo kisika in vode:

H 2 Ο 2 \u003d H 2 Ο + Ο 2.

Toda ta reakcija je zelo počasna in v naših medicinskih omaricah obstaja nespremenjena že kar dolgo. Ko odpirate samo zelo stare viale s peroksidom, lahko vidite majhen šop, ki ga povzroča pritisk kisika na stenah posode. Dodatek le nekaj zrn magnezijevega oksida bo izzval aktivno sproščanje plina.

Med zdravljenjem ran se pojavi enaka reakcija razgradnje peroksida, vendar pod delovanjem katalaze. V živih organizmih je veliko različnih snovi, ki povečajo hitrost biokemičnih reakcij. Imenujejo se encimi.

Zaviralci imajo nasproten učinek na potek reakcij. Vendar to ni vedno slabo. Inhibitorji se uporabljajo za zaščito kovinskih izdelkov pred korozijo, za podaljšanje roka uporabnosti živil, na primer za preprečevanje oksidacije maščob.

Območje stika s snovjo

V primeru, da pride do interakcije med spojinami, ki imajo različna agregatna stanja, ali med snovmi, ki ne morejo tvoriti homogenega medija (tekočine, ki se ne mešajo), potem ta dejavnik pomembno vpliva tudi na hitrost kemijske reakcije. To je posledica dejstva, da se heterogene reakcije izvajajo neposredno na vmesniku med fazami medsebojno delujočih snovi. Očitno je, da širša kot je ta meja, več delcev ima možnost trka in hitrejša je reakcija.

Na primer, gre veliko hitreje v obliki majhnih žetonov kot v obliki hloda. Za isti namen se veliko trdnih snovi zmelje v fin prah, preden se doda v raztopino. Torej, kreda v prahu (kalcijev karbonat) deluje hitreje s klorovodikovo kislino kot kos enake mase. Vendar pa ta tehnika poleg povečanja površine vodi tudi do kaotičnega razpoka kristalne mreže snovi, kar pomeni, da poveča reaktivnost delcev.

Matematično se hitrost heterogene kemične reakcije najde kot sprememba količine snovi (Δν), ki se pojavi na enoto časa (Δt) na enoto površine

(S): V = Δν/(S Δt).

Vpliv tlaka

Sprememba tlaka v sistemu ima učinek le, če v reakciji sodelujejo plini. Povečanje tlaka spremlja povečanje molekul snovi na enoto prostornine, to pomeni, da se njegova koncentracija sorazmerno poveča. Nasprotno pa zmanjšanje tlaka povzroči enakovredno zmanjšanje koncentracije reagenta. V tem primeru je formula, ki ustreza ZDM, primerna za izračun hitrosti kemične reakcije.

Naloga. Kako se bo povečala hitrost reakcije, ki jo opisuje enačba

2ΝΟ + Ο 2 = 2ΝΟ 2 ,

če se prostornina zaprtega sistema zmanjša za faktor tri (T=const)?

Rešitev. Ko se volumen zmanjša, se tlak sorazmerno poveča. Zapišimo izraze za začetno (V 1) in končno (V 2) reakcijsko hitrost:

V 1 = k 2 [Ο 2 ] in

V 2 = k·(3·) 2 ·3·[Ο 2 ] = k·9[ΝΟ] 2 ·3[Ο 2].

Če želite ugotoviti, kolikokrat je nova hitrost večja od začetne, razdelite levi in desni del izraza:

V 1 /V 2 = (k 9 [ΝΟ] 2 3 [Ο 2 ]) / (k ? [ΝΟ] 2 [Ο 2 ]).

Vrednosti koncentracije in konstante hitrosti se zmanjšajo in ostanejo:

V 2 / V 1 = 9 3/1 = 27.

Odgovor: hitrost se je povečala za 27-krat.

Če povzamemo, je treba opozoriti, da na hitrost medsebojnega delovanja snovi, oziroma na število in kakovost trkov njihovih delcev, vpliva veliko dejavnikov. Najprej je to energija aktivacije in geometrija molekul, ki ju je skoraj nemogoče popraviti. Kar zadeva preostale pogoje, za povečanje reakcijske hitrosti sledi:

povečati temperaturo reakcijskega medija;
povečati koncentracijo izvirnih spojin;
povečati tlak v sistemu ali zmanjšati njegovo prostornino, če govorimo o plinih;
pripeljejo različne snovi v eno agregacijsko stanje (na primer z raztapljanjem v vodi) ali povečajo površino njihovega stika.

Nenehno se soočamo z različnimi kemičnimi interakcijami. Zgorevanje zemeljskega plina, rjavenje železa, kisanje mleka še zdaleč niso vsi procesi, ki jih podrobno preučujemo v šolskem tečaju kemije.

Nekatere reakcije trajajo delčke sekund, nekatere interakcije pa dneve ali tedne.

Poskusimo ugotoviti odvisnost hitrosti reakcije od temperature, koncentracije in drugih dejavnikov. V novem izobraževalnem standardu je za to vprašanje predviden minimalni učni čas. V testih enotnega državnega izpita so ponujene naloge o odvisnosti hitrosti reakcije od temperature, koncentracije in celo računske naloge. Veliko srednješolcev ima določene težave pri iskanju odgovorov na ta vprašanja, zato bomo to temo podrobneje analizirali.

Relevantnost obravnavanega vprašanja

Informacije o hitrosti reakcije so velikega praktičnega in znanstvenega pomena. Na primer, pri določeni proizvodnji snovi in izdelkov sta produktivnost opreme in stroški blaga neposredno odvisni od te vrednosti.

Razvrstitev tekočih reakcij

Obstaja neposredna povezava med agregacijskim stanjem začetnih komponent in produktov, ki nastanejo med heterogenimi interakcijami.

V kemiji sistem običajno razumemo kot snov ali kombinacijo le-teh.

Homogen je tak sistem, ki je sestavljen iz ene faze (enako agregacijsko stanje). Kot primer lahko omenimo mešanico plinov, več različnih tekočin.

Heterogen sistem je sistem, v katerem so reaktanti v obliki plinov in tekočin, trdnih snovi in plinov.

Hitrost reakcije ni odvisna le od temperature, temveč tudi od faze, v kateri se uporabljajo komponente, ki sodelujejo pri analizirani interakciji.

Za homogeno sestavo je postopek značilen po celotnem volumnu, kar bistveno izboljša njegovo kakovost.

Če so začetne snovi v različnih faznih stanjih, se največja interakcija opazi na vmesniku. Na primer, ko se aktivna kovina raztopi v kislini, se tvorba produkta (soli) opazi le na površini njihovega stika.

Matematično razmerje med hitrostjo procesa in različnimi dejavniki

Kakšna je enačba za hitrost kemične reakcije v odvisnosti od temperature? Pri homogenem procesu je hitrost določena s količino snovi, ki interagira ali nastane med reakcijo v prostornini sistema na enoto časa.

Pri heterogenem procesu je hitrost določena s količino snovi, ki reagira ali je pridobljena v procesu na enoto površine za minimalno časovno obdobje.

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije

Narava reaktantov je eden od razlogov za različne hitrosti procesov. Na primer, alkalijske kovine tvorijo alkalije z vodo pri sobni temperaturi, proces pa spremlja intenzivno razvijanje plinastega vodika. Žlahtne kovine (zlato, platina, srebro) niso sposobne takšnih procesov niti pri sobni temperaturi niti pri segrevanju.

Narava reaktantov je dejavnik, ki ga upoštevajo v kemični industriji, da bi povečali donosnost proizvodnje.

Razkriva se povezava med koncentracijo reagentov in hitrostjo kemične reakcije. Višja kot je, več delcev bo trčilo, zato bo proces potekal hitreje.

Zakon delovanja mase v matematični obliki opisuje neposredno sorazmerno razmerje med koncentracijo začetnih snovi in hitrostjo procesa.

Sredi devetnajstega stoletja ga je oblikoval ruski kemik N. N. Beketov. Za vsak proces se določi reakcijska konstanta, ki ni povezana s temperaturo, koncentracijo ali naravo reaktantov.

Da bi pospešili reakcijo, v katero je vključena trdna snov, jo je treba zmleti v prah.

V tem primeru pride do povečanja površine, kar pozitivno vpliva na hitrost procesa. Za dizelsko gorivo se uporablja poseben sistem vbrizgavanja, zaradi katerega se ob stiku z zrakom hitrost procesa zgorevanja mešanice ogljikovodikov znatno poveča.

Ogrevanje

Odvisnost hitrosti kemične reakcije od temperature pojasnjujemo z molekularno kinetično teorijo. Omogoča vam izračun števila trkov med molekulami reagentov pod določenimi pogoji. Oboroženi s takšnimi informacijami bi morali v normalnih pogojih vsi procesi steči takoj.

Toda če upoštevamo poseben primer odvisnosti hitrosti reakcije od temperature, se izkaže, da je za interakcijo potrebno najprej prekiniti kemične vezi med atomi, tako da iz njih nastanejo nove snovi. To zahteva veliko količino energije. Kakšna je odvisnost hitrosti reakcije od temperature? Aktivacijska energija določa možnost razpada molekul, označuje realnost procesov. Njegove merske enote so kJ/mol.

Pri nezadostnem energijskem indeksu bo trk neučinkovit, zato ga ne spremlja nastanek nove molekule.

Grafična predstavitev

Odvisnost hitrosti kemične reakcije od temperature lahko grafično predstavimo. Pri segrevanju se število trkov med delci poveča, kar prispeva k pospeševanju interakcije.

Kaj je graf hitrosti reakcije glede na temperaturo? Energija molekul je prikazana vodoravno, število delcev z visoko energijsko rezervo pa navpično. Graf je krivulja, po kateri lahko ocenimo hitrost določene interakcije.

Večja kot je energijska razlika od povprečja, dlje je točka krivulje od maksimuma, manjši odstotek molekul pa ima tako rezervo energije.

Pomembni vidiki

Ali je mogoče napisati enačbo za odvisnost konstante reakcijske hitrosti od temperature? Njeno povečanje se odraža v povečanju hitrosti procesa. Za takšno odvisnost je značilna določena vrednost, imenovana temperaturni koeficient hitrosti procesa.

Za vsako interakcijo je bila razkrita odvisnost konstante reakcijske hitrosti od temperature. V primeru njegovega povečanja za 10 stopinj se hitrost procesa poveča za 2-4 krat.

Odvisnost hitrosti homogenih reakcij od temperature lahko predstavimo matematično.

Za večino interakcij pri sobni temperaturi je koeficient v območju od 2 do 4. Na primer, s temperaturnim koeficientom 2,9 dvig temperature za 100 stopinj pospeši proces za skoraj 50.000-krat.

Odvisnost hitrosti reakcije od temperature je mogoče enostavno razložiti z različnimi vrednostmi aktivacijske energije. Najmanjšo vrednost ima med ionskimi procesi, ki jih določa le interakcija kationov in anionov. Številni poskusi pričajo o takojšnjem pojavu takšnih reakcij.

Pri visoki vrednosti aktivacijske energije bo le majhno število trkov med delci vodilo do izvedbe interakcije. S povprečno energijo aktivacije bodo reaktanti medsebojno delovali s povprečno hitrostjo.

Naloge glede odvisnosti hitrosti reakcije od koncentracije in temperature se obravnavajo le na višji stopnji izobraževanja, kar otrokom pogosto povzroča resne težave.

Merjenje hitrosti procesa

Tisti procesi, ki zahtevajo znatno aktivacijsko energijo, vključujejo začetni prekinitev ali oslabitev vezi med atomi v izvornih snoveh. V tem primeru preidejo v določeno vmesno stanje, imenovano aktivirani kompleks. Je nestabilno stanje, precej hitro se razgradi v reakcijske produkte, proces spremlja sproščanje dodatne energije.

V svoji najpreprostejši obliki je aktivirani kompleks konfiguracija atomov z oslabljenimi starimi vezmi.

Inhibitorji in katalizatorji

Analizirajmo odvisnost hitrosti encimske reakcije od temperature medija. Takšne snovi delujejo kot pospeševalci procesov.

Sami niso udeleženci interakcije, njihovo število po zaključku procesa ostane nespremenjeno. Če katalizatorji povečajo hitrost reakcije, potem inhibitorji, nasprotno, upočasnijo ta proces.

Bistvo tega je v tvorbi vmesnih spojin, zaradi česar se opazi sprememba hitrosti procesa.

Zaključek

Vsako minuto na svetu potekajo različne kemične interakcije. Kako ugotoviti odvisnost hitrosti reakcije od temperature? Arrheniusova enačba je matematična razlaga razmerja med konstanto hitrosti in temperaturo. Daje predstavo o tistih energijah aktivacije, pri katerih je možno uničenje ali oslabitev vezi med atomi v molekulah, porazdelitev delcev v nove kemične snovi.

Zahvaljujoč teoriji molekularne kinetike je mogoče predvideti verjetnost interakcij med začetnimi komponentami, izračunati hitrost procesa. Med tistimi dejavniki, ki vplivajo na hitrost reakcije, je še posebej pomembna sprememba temperaturnega indeksa, odstotne koncentracije medsebojno delujočih snovi, kontaktne površine, prisotnost katalizatorja (inhibitorja), pa tudi narava medsebojno delujočih komponent. .

Hitrost kemične reakcije

Tema "Hitrost kemične reakcije" je morda najbolj zapletena in kontroverzna v šolskem učnem načrtu. To je posledica kompleksnosti same kemijske kinetike, ene od vej fizikalne kemije. Sama opredelitev pojma "hitrost kemične reakcije" je že dvoumna (glej na primer članek L.S. Guzeyja v časopisu "Kemija", 2001, št. 28,
Z. 12). Še več težav nastane, ko poskušamo uporabiti zakon množičnega delovanja za hitrost reakcije na kakršne koli kemične sisteme, saj je obseg predmetov, za katere je v okviru šolskega kurikula mogoč kvantitativni opis kinetičnih procesov, zelo ozek. Rad bi poudaril napačnost uporabe zakona delovanja mase za hitrost kemične reakcije pri kemijskem ravnotežju.
Hkrati bi bilo napačno, če bi to temo sploh zavrnili obravnavati v šoli. Ideje o hitrosti kemične reakcije so zelo pomembne pri preučevanju številnih naravnih in tehnoloških procesov, brez njih je nemogoče govoriti o katalizi in katalizatorjih, vključno z encimi. Čeprav se pri razpravah o transformacijah snovi uporabljajo predvsem kvalitativne ideje o hitrosti kemične reakcije, je uvedba najpreprostejših kvantitativnih razmerij še vedno zaželena, zlasti pri elementarnih reakcijah.
Objavljeni članek dovolj podrobno obravnava vprašanja kemijske kinetike, ki jih je mogoče obravnavati pri šolskem pouku kemije. Izključitev iz šolskega predmeta kemija spornih in kontroverznih vidikov te teme je še posebej pomembna za tiste študente, ki bodo nadaljevali kemijsko izobraževanje na univerzi. Konec koncev je znanje, pridobljeno v šoli, pogosto v nasprotju z znanstveno realnostjo.

Kemične reakcije se lahko bistveno razlikujejo v času. Mešanica vodika in kisika pri sobni temperaturi lahko ostane dolgo časa skoraj nespremenjena, vendar ob udarcu ali vžigu pride do eksplozije. Železna plošča počasi rjavi, kos belega fosforja pa se spontano vžge na zraku. Pomembno je vedeti, kako hitro se določena reakcija odvija, da bi lahko nadzorovali njen napredek.

Osnovni koncepti

Kvantitativna značilnost, kako hitro poteka določena reakcija, je hitrost kemične reakcije, to je hitrost porabe reagentov ali hitrost pojava produktov. V tem primeru ni pomembno, za katero od snovi, ki sodelujejo v reakciji, gre, saj so vse med seboj povezane z reakcijsko enačbo. S spreminjanjem količine ene od snovi lahko presojamo ustrezne spremembe v količinah vseh ostalih.

Hitrost kemične reakcije () imenujemo sprememba količine snovi reaktanta ali produkta () na enoto časa () na enoto prostornine (V):

= /(V ).

Hitrost reakcije je v tem primeru običajno izražena v mol/(l s).

Zgornji izraz se nanaša na homogene kemične reakcije, ki potekajo v homogenem mediju, na primer med plini ali v raztopini:

2SO 2 + O 2 \u003d 2SO 3,

BaCl 2 + H 2 SO 4 \u003d BaSO 4 + 2HCl.

Heterogene kemijske reakcije potekajo na kontaktnih površinah trdne snovi in plina, trdne snovi in tekočine itd. Heterogene reakcije vključujejo na primer reakcije kovin s kislinami:

Fe + 2HCl \u003d FeCl 2 + H 2.

V tem primeru hitrost reakcije je sprememba količine reaktanta ali produkta () na enoto časa() na enoto površine (S):

= /(S ).

Hitrost heterogene reakcije je izražena v mol/(m 2 s).

Za nadzor kemičnih reakcij ni pomembno le, da znamo določiti njihovo hitrost, ampak tudi ugotoviti, kakšni pogoji nanje vplivajo. Imenuje se veja kemije, ki preučuje hitrost kemičnih reakcij in vpliv različnih dejavnikov nanjo kemična kinetika.

Pogostost trkov reakcijskih delcev

Najpomembnejši dejavnik, ki določa hitrost kemične reakcije, je koncentracija.

Ko se koncentracija reaktantov poveča, se hitrost reakcije običajno poveča. Za vstop v reakcijo se morata dva kemična delca približati drug drugemu, zato je hitrost reakcije odvisna od števila trkov med njima. Povečanje števila delcev v danem volumnu vodi do pogostejših trkov in do povečanja hitrosti reakcije.

Pri homogenih reakcijah bo povečanje koncentracije enega ali več reaktantov povečalo hitrost reakcije. Z zmanjšanjem koncentracije opazimo nasprotni učinek. Koncentracijo snovi v raztopini lahko spremenimo z dodajanjem ali odstranjevanjem reaktantov ali topila iz reakcijske krogle. V plinih lahko koncentracijo ene od snovi povečamo z vnosom dodatne količine te snovi v reakcijsko zmes. Koncentracije vseh plinastih snovi se lahko povečajo hkrati z zmanjšanjem prostornine, ki jo zaseda zmes. V tem primeru se bo hitrost reakcije povečala. Povečanje volumna ima nasproten učinek.

Hitrost heterogenih reakcij je odvisna od površina stika s snovmi, tj. o stopnji mletja snovi, popolnosti mešanja reagentov, pa tudi o stanju kristalnih struktur trdnih snovi. Morebitne motnje v kristalni strukturi povzročijo povečanje reaktivnosti trdnih snovi, saj za uničenje močne kristalne strukture je potrebna dodatna energija.

Razmislite o zgorevanju lesa. Celotno polen gori razmeroma počasi na zraku. Če povečate površino stika lesa z zrakom in hlodovino razdelite na sekance, se bo hitrost gorenja povečala. Hkrati les v čistem kisiku gori veliko hitreje kot v zraku, ki vsebuje le okoli 20 % kisika.

Da pride do kemične reakcije, morajo trčiti delci – atomi, molekule ali ioni. Zaradi trkov se atomi prerazporedijo in nastanejo nove kemične vezi, kar vodi v nastanek novih snovi. Verjetnost trka dveh delcev je precej velika, verjetnost hkratnega trka treh delcev je precej manjša. Sočasen trk štirih delcev je zelo malo verjeten. Zato večina reakcij poteka v več fazah, na vsaki od katerih sodelujejo največ trije delci.

Reakcija oksidacije vodikovega bromida poteka z opazno hitrostjo pri 400–600 °C:

4HBr + O 2 \u003d 2H 2 O + 2Br 2.

Po reakcijski enačbi mora hkrati trčiti pet molekul. Vendar je verjetnost takšnega dogodka praktično nič. Poleg tega so eksperimentalne študije pokazale, da povečanje koncentracije - bodisi kisika ali vodikovega bromida - poveča hitrost reakcije za enako število krat. In to kljub dejstvu, da se za vsako molekulo kisika porabijo štiri molekule vodikovega bromida.

Podroben pregled tega procesa kaže, da poteka v več fazah:

1) HBr + O 2 = HOOVr (počasna reakcija);

2) HOOVr + HBr = 2NOVr (hitra reakcija);

3) NOVr + HBr = H 2 O + Br 2 (hitra reakcija).

Te reakcije, ti elementarne reakcije, razmislek reakcijski mehanizem oksidacija vodikovega bromida s kisikom. Pomembno je omeniti, da sta v vsaki od vmesnih reakcij vključeni le dve molekuli. Če dodamo prvi dve enačbi in dvakrat tretjo enačbo, dobimo celotno reakcijsko enačbo. Celotna hitrost reakcije je določena z najpočasnejšo vmesno reakcijo, pri kateri medsebojno delujeta ena molekula vodikovega bromida in ena molekula kisika.

Hitrost osnovnih reakcij je neposredno sorazmerna zmnožku molskih koncentracij Z (Z je količina snovi na enoto prostornine, Z = /V) reagenti, vzeti z močmi, enakimi njihovim stehiometričnim koeficientom ( zakon množičnega delovanja za hitrost kemične reakcije). To velja le za reakcijske enačbe, ki odražajo mehanizme resničnih kemičnih procesov, ko stehiometrični koeficienti pred formulami reagenta ustrezajo številu medsebojno delujočih delcev.

Glede na število molekul, ki sodelujejo v reakciji, ločimo reakcije na monomolekularne, bimolekularne in trimolekularne. Na primer, disociacija molekularnega joda na atome: I 2 \u003d 2I - monomolekularna reakcija.

Interakcija joda z vodikom: I 2 + H 2 \u003d 2HI - bimolekularna reakcija. Zakon delovanja mase za kemične reakcije različne molekularnosti je zapisan na različne načine.

Monomolekularne reakcije:

A = B + C,

= kc A ,

kje k je konstanta hitrosti reakcije.

Bimolekularne reakcije:

= kc A c V.

Trimolekularne reakcije:

= kc 2A c V.

Aktivacijska energija

Trk kemičnih delcev vodi do kemične interakcije le, če imajo trkajoči delci energijo, ki presega določeno vrednost. Razmislite o interakciji plinastih snovi, sestavljenih iz molekul A 2 in B 2:

A 2 + B 2 \u003d 2AB.

Med kemično reakcijo pride do prerazporeditve atomov, ki jo spremlja prekinitev kemičnih vezi v izhodnih snoveh in nastanek vezi v produktih reakcije. Pri trčenju molekul, ki reagirajo, nastane t.i aktivirani kompleks, pri katerem se prerazporedi elektronska gostota in šele nato dobimo končni reakcijski produkt:

Energija, potrebna za prehod snovi v stanje aktiviranega kompleksa, se imenuje aktivacijska energija.

Aktivnost kemikalij se kaže v nizki aktivacijski energiji reakcij, ki jih vključujejo. Nižja kot je aktivacijska energija, višja je hitrost reakcije. Na primer, pri reakcijah med kationi in anioni je aktivacijska energija zelo nizka, zato takšne reakcije potekajo skoraj v trenutku. Če je aktivacijska energija velika, potem zelo majhen del trkov vodi v nastanek novih snovi. Tako je hitrost reakcije med vodikom in kisikom pri sobni temperaturi praktično nič.

Torej na hitrost reakcije vpliva narava reaktantov. Razmislite na primer o reakciji kovin s kislinami. Če v epruvete z razredčeno žveplovo kislino damo enake koščke bakra, cinka, magnezija in železa, lahko vidimo, da se intenzivnost sproščanja mehurčkov vodikovega plina, ki označuje hitrost reakcije, pri teh kovinah bistveno razlikuje. V epruveti z magnezijem opazimo hitro razvijanje vodika, v epruveti s cinkom pa se plinski mehurčki sproščajo nekoliko mirneje. Reakcija poteka še počasneje v epruveti z železom (slika). Baker sploh ne reagira z razredčeno žveplovo kislino. Tako je hitrost reakcije odvisna od aktivnosti kovine.

Ko se žveplova kislina (močna kislina) nadomesti z ocetno kislino (šibka kislina), se hitrost reakcije v vseh primerih znatno upočasni. Sklepamo lahko, da narava obeh reaktantov, tako kovine kot kisline, vpliva na hitrost reakcije kovine s kislino.

Dvignite temperaturo vodi do povečanja kinetične energije kemičnih delcev, t.j. poveča število delcev z energijo, višjo od energije aktivacije. Z dvigom temperature se poveča tudi število trkov delcev, kar do neke mere poveča hitrost reakcije. Vendar pa ima povečanje učinkovitosti trkov s povečanjem kinetične energije večji učinek na reakcijsko hitrost kot povečanje števila trkov.

Ko se temperatura dvigne za deset stopinj, se hitrost poveča za faktor, ki je enak temperaturnemu koeficientu hitrosti:

= T+10 /T .

Ko se temperatura dvigne od T prej T"
razmerje hitrosti reakcije T"in T enaka
temperaturni koeficient hitrosti v moči ( T" – T)/10:

T" /T = (T"–T)/10.

Za številne homogene reakcije je temperaturni koeficient hitrosti 24 (van't Hoffovo pravilo). Odvisnost reakcijske hitrosti od temperature lahko zasledimo na primeru interakcije bakrovega(II) oksida z razredčeno žveplovo kislino. Pri sobni temperaturi reakcija poteka zelo počasi. Pri segrevanju reakcijska zmes hitro postane modra zaradi tvorbe bakrovega(II) sulfata:

CuO + H 2 SO 4 \u003d CuSO 4 + H 2 O.

Katalizatorji in inhibitorji

Številne reakcije lahko pospešimo ali upočasnimo z vnosom določenih snovi. Dodane snovi v reakciji ne sodelujejo in se med njenim potekom ne porabijo, pomembno pa vplivajo na hitrost reakcije. Te snovi spremenijo reakcijski mehanizem (vključno s sestavo aktiviranega kompleksa) in znižajo aktivacijsko energijo, kar zagotavlja pospeševanje kemičnih reakcij. Snovi, ki pospešujejo reakcije, se imenujejo katalizatorji, in sam pojav takega pospeševanja reakcije - kataliza.

Številne reakcije potekajo zelo počasi ali pa sploh ne potekajo brez katalizatorjev. Ena od teh reakcij je razgradnja vodikovega peroksida:

2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2.

Če spustite kos trdnega manganovega dioksida v posodo z vodno raztopino vodikovega peroksida, se bo začelo hitro sproščanje kisika. Po odstranitvi manganovega dioksida se reakcija praktično ustavi. S tehtanjem je enostavno preveriti, da se manganov dioksid v tem procesu ne porabi – le katalizira reakcijo.

Glede na to, ali sta katalizator in reaktanti v enakih ali različnih agregacijskih stanjih, ločimo homogeno in heterogeno katalizo.

Pri homogeni katalizi lahko katalizator pospeši reakcijo tako, da tvori intermediate z interakcijo z enim od začetnih reaktantov. Na primer:

Pri heterogeni katalizi kemična reakcija običajno poteka na površini katalizatorja:

Katalizatorji so v naravi zelo razširjeni. Skoraj vse transformacije snovi v živih organizmih potekajo s sodelovanjem organskih katalizatorjev - encimov.

Katalizatorji se uporabljajo v kemični proizvodnji za pospešitev določenih procesov. Poleg njih se uporabljajo tudi snovi, ki upočasnjujejo kemične reakcije, - inhibitorji. Zlasti s pomočjo inhibitorjev ščitijo kovine pred korozijo.

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije

Povečajte hitrost	Zmanjšajte hitrost
Prisotnost kemično aktivnih reagentov	Prisotnost kemično neaktivnih reagentov
Povečanje koncentracije reagentov	Zmanjšanje koncentracije reagentov
Povečanje površine trdnih in tekočih reagentov	Zmanjšanje površine trdnih in tekočih reagentov
Povišanje temperature	Padec temperature
Prisotnost katalizatorja	Prisotnost zaviralca

NALOGE

1. Določite hitrost kemične reakcije. Napišite izraz za kinetični zakon delovanja mase za naslednje reakcije:

a) 2C (tv.) + O 2 (g.) \u003d 2CO (g.);

b) 2НI (g.) \u003d H 2 (g.) + I 2 (g.).

2. Kaj določa hitrost kemične reakcije? Podajte matematični izraz za odvisnost hitrosti kemijske reakcije od temperature.

3. Navedite, kako vpliva na reakcijsko hitrost (pri konstantni prostornini):

a) povečanje koncentracije reagentov;

b) mletje trdnega reagenta;
c) znižanje temperature;
d) uvedba katalizatorja;
e) zmanjšanje koncentracije reagentov;
e) zvišanje temperature;
g) uvedbo inhibitorja;
h) zmanjšanje koncentracije produktov.

4. Izračunajte hitrost kemične reakcije

CO (g) + H 2 O (g) \u003d CO 2 (g) + H 2 (g)

v posodi s prostornino 1 liter, če je bila po 1 min 30 s po začetku količina vodikove snovi 0,32 mola, po 2 min 10 s pa 0,44 mol. Kako bo povečanje koncentracije CO vplivalo na hitrost reakcije?

5. Kot rezultat ene reakcije je v določenem času nastalo 6,4 g vodikovega jodida, v drugi reakciji pod enakimi pogoji pa 6,4 g žveplovega dioksida. Primerjajte stopnje teh reakcij. Kako se bo hitrost teh reakcij spreminjala z naraščajočo temperaturo?

6. Določite hitrost reakcije

CO (g.) + Cl 2 (g.) \u003d COCl 2 (g.),

če se je 20 s po začetku reakcije začetna količina snovi ogljikovega monoksida (II) zmanjšala s 6 molov za 3-krat (prostornina reaktorja je 100 l). Kako se bo hitrost reakcije spremenila, če bi namesto klora uporabili manj aktivnega broma? Kako se bo hitrost reakcije spremenila z uvedbo
a) katalizator b) inhibitor?

7. V tem primeru je reakcija

CaO (tv.) + CO 2 (g.) \u003d CaCO 3 (tv.)

teče hitreje: pri uporabi velikih kosov ali prahu kalcijevega oksida? Izračunaj:
a) količino snovi; b) masa kalcijevega karbonata, ki nastane v 10 s, če je reakcijska hitrost 0,1 mol/(l s), je prostornina reaktorja 1 liter.

8. Interakcija vzorca magnezija s klorovodikovo kislino HCl vam omogoča, da dobite 0,02 mola magnezijevega klorida 30 s po začetku reakcije. Ugotovite, koliko časa traja, da dobite 0,06 mol magnezijevega klorida.

E) od 70 do 40 °C se je reakcijska hitrost zmanjšala za 8-krat;
g) od 60 do 40 °C se je reakcijska hitrost zmanjšala za 6,25-krat;
h) od 40 do 10 °C se je reakcijska hitrost zmanjšala za 27-krat.

11. Lastnik avtomobila ga je pobarval z novo barvo, nato pa ugotovil, da se mora po navodilih sušiti 3 ure pri 105 °C. Kako dolgo se bo barva sušila pri 25 °C, če je temperaturni koeficient polimerizacijske reakcije, na kateri temelji ta proces: a) 2; b) 3; ob 4?

ODGOVORI NA NALOGE

1. a) = kc(O 2); b) = kc(HI) 2.

2. T+10 = T .

3. Hitrost reakcije se poveča v primerih a, b, d, f; zmanjša - c, e, g; se ne spremeni -

4. 0,003 mol/(l s). Ko se koncentracija CO poveča, se hitrost reakcije poveča.

5. Hitrost prve reakcije je 2-krat nižja.

6. 0,002 mol/(l s).

7. a) 1 mol; b) 100 g.

9. Hitrosti reakcij e, g, h se bodo povečale za 2-krat; 4-krat - a, b, e; 8-krat - v, mesto.

10. Temperaturni koeficient:

2 za reakcije b, f; = 2,5 – c, g; = 3 – e, h; = 3,5 – a, d.

a) 768 ur (32 dni, tj. več kot 1 mesec);
b) 19.683 ur (820 dni, tj. več kot 2 leti);
c) 196.608 ur (8192 dni, to je 22 let).

DEFINICIJA

Kemična kinetika- preučevanje hitrosti in mehanizmov kemičnih reakcij.

Eksperimentalno se izvaja preučevanje hitrosti reakcij, pridobivanje podatkov o dejavnikih, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije, kot tudi preučevanje mehanizmov kemičnih reakcij.

DEFINICIJA

Hitrost kemične reakcije- sprememba koncentracije enega od reaktantov ali reakcijskih produktov na enoto časa ob konstantni prostornini sistema.

Hitrost homogenih in heterogenih reakcij je določena različno.

Opredelitev merila hitrosti kemijske reakcije lahko zapišemo v matematični obliki. Naj - hitrost kemijske reakcije v homogenem sistemu, n B - število molov katere koli snovi, ki nastane pri reakciji, V - prostornina sistema, - čas. Nato v meji:

To enačbo je mogoče poenostaviti - razmerje med količino snovi in prostornino je molska koncentracija snovi n B / V = c B, od koder dn B / V = dc B in končno:

V praksi se koncentracije ene ali več snovi merijo v določenih časovnih intervalih. Koncentracije začetnih snovi se s časom zmanjšujejo, medtem ko se koncentracije produktov povečujejo (slika 1).

riž. 1. Sprememba koncentracije izhodne snovi (a) in reakcijskega produkta (b) s časom

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije

Dejavniki, ki vplivajo na hitrost kemične reakcije, so: narava reaktantov, njihove koncentracije, temperatura, prisotnost katalizatorjev v sistemu, tlak in prostornina (v plinski fazi).

Vpliv koncentracije na hitrost kemične reakcije je povezan z osnovnim zakonom kemične kinetike - zakonom delovanja mase (LMA): hitrost kemične reakcije je premosorazmerna zmnožku koncentracij reaktantov, povišanih na moč njihovih stehiometričnih koeficientov. PDM ne upošteva koncentracije snovi v trdni fazi v heterogenih sistemih.

Za reakcijo mA + nB = pC + qD bo matematični izraz MAP zapisan:

K × C A m × C B n

K × [A] m × [B] n ,

kjer je k konstanta hitrosti kemijske reakcije, kar je hitrost kemične reakcije pri koncentraciji reaktantov 1 mol/l. Za razliko od hitrosti kemične reakcije, k ni odvisen od koncentracije reaktantov. Višji kot je k, hitreje poteka reakcija.

Odvisnost hitrosti kemične reakcije od temperature je določena z van't Hoffovim pravilom. Van't Hoffovo pravilo: z vsakih deset stopinj dviga temperature se hitrost večine kemičnih reakcij poveča za približno 2 do 4-krat. matematični izraz:

(T 2) \u003d (T 1) × (T2-T1) / 10,

kjer je van't Hoffov temperaturni koeficient, ki kaže, kolikokrat se je hitrost reakcije povečala s povišanjem temperature za 10 o C.

Molekularnost in vrstni red reakcij

Molekularnost reakcije je določena z najmanjšim številom molekul, ki sočasno medsebojno delujejo (sodelujejo v osnovnem dejanju). razlikovati:

- monomolekularne reakcije (kot primer so lahko reakcije razgradnje)

N 2 O 5 \u003d 2NO 2 + 1 / 2O 2

K × C, -dC/dt = kC

Vendar pa niso vse reakcije, ki ustrezajo tej enačbi, monomolekularne.

- bimolekularno

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH \u003d CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

K × C 1 × C 2 , -dC/dt = k × C 1 × C 2

- trimolekularno (zelo redko).

Molekularnost reakcije je določena z njenim pravim mehanizmom. Njegove molekularnosti je nemogoče določiti s pisanjem reakcijske enačbe.

Vrstni red reakcije je določen z obliko kinetične enačbe reakcije. Enaka je vsoti eksponentov stopenj koncentracije v tej enačbi. Na primer:

CaCO 3 \u003d CaO + CO 2

K × C 1 2 × C 2 - tretji red

Vrstni red reakcije je lahko delni. V tem primeru se določi eksperimentalno. Če reakcija poteka v eni stopnji, potem vrstni red reakcije in njena molekularnost sovpadata, če v več stopnjah, potem vrstni red določa najpočasnejša stopnja in je enak molekularnosti te reakcije.

Primeri reševanja problemov

PRIMER 1

Vaja

Reakcija poteka po enačbi 2A + B = 4C. Začetna koncentracija snovi A je 0,15 mol/l, po 20 sekundah pa 0,12 mol/l. Izračunajte povprečno hitrost reakcije.

Rešitev

Zapišimo formulo za izračun povprečne hitrosti kemične reakcije: