СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ГОМОГЕННЫЕ И ГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ ГОМОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ Системы, вгутри которых нет поверхностей раздела, отделяющих друг от друга части системы ГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ Системы, имеющие поверхности раздела Скоростью химической реакции называют изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Скорость химической реакции определяется количеством соударений частиц, приводящих к химическому превращению в единице объёма в единицу времени. 𝜐 = ΔC \ Δτ, 𝜐 - скорость реакции (моль\л * сек) ΔC - изменение концентрации реагента (моль/л) Δτ — промежуток времени, в течение которого произошло изменение (с) СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ В ГОМОГЕННОЙ СИСТЕМЕ 𝜐 (гом) =± 𝛥𝜈 𝑉 ∗𝛥τ 𝜐 (гом) – скорость гомогенной реакции (моль\л*с) 𝛥𝜈 – изменение количества вещества (моль) V – объем (л) 𝛥τ – изменение времени (с) СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ В ГЕТЕРОГЕННОЙ СИСТЕМЕ 𝜐 (гет) = 𝛥𝜈 ± 𝑆 ∗𝛥τ Для гетерогенной реакции, скорость реакции определяется числом молей веществ, вступивших в или образующихся в результате реакции в единицу времени на единице поверхности 𝜐 (гет) – скорость гетерогенной реакции (моль\ м3 *с) 𝛥𝜈 – изменение количества вещества (моль) S – площадь поверхности раздела фаз (м3) 𝛥τ – изменение времени (с) Скорость реакции зависит от: • природы реагирующих веществ, • температуры, • концентрации реагентов, • наличия катализатора • площади поверхности реагирующих веществ, • измельчения (для твердых реагентов) • энергетических воздействий (световое, радиационное облучение и пр.). Природа реагирующих веществ (прочность химических связей в веществе) Химическая реакция – процесс перераспределения химических связей между атомами, в результате которого образуются новые вещества. Чем прочнее внутренние химические связи в веществе, тем труднее оно вступает в реакцию. Концентрация Определяется законом действующих масс. Скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных их коэффициентам в уравнении реакции. НАПРИМЕР: для реакции nA+mB=pC+qD Скорость реакции будет равна: 𝜐 =𝓀 САn * CBm где 𝜐 – скорость реакции СА и CB – молярные концентрации веществ А и В 𝓀 – константа скорости данной реакции Площадь соприкосновения веществ Чем мельче твёрдые частицы, тем больше поверхность соприкосновения реагирующих веществ, тем больше скорость химической реакции. Т.к. реакция происходит лишь в точке соприкосновенния веществ, если они образуют гетерогенную систему. Температура Для реакций, происходящих при в диапазоне 273-373 градусов Кельвина, выполняется правило Вант-Гоффа. Правило Вант-Гоффа При нагревании системы на 10˚С скорость реакции возрастает в 2-4 раза 𝜐 = 𝜐0 ∗ 𝛾 𝑡2 − 𝑡1 10 𝜐 – скорость реакции в нагретой или охлажденной системе 𝜐0 - начальная скорость 𝛾 – температурный коэффициент Вант-Гоффа, показывающий во сколько раз увеличивается скорость данной реакции при нагревании на 10оС Катализ Катализатор – вещество, изменяющее скорость реакции, участвует в промежуточных стадиях реакции, но не входит в состав продуктов реакции. Основная функция катализатора — образовывать с исходными веществами более реакционно-способные промежуточные соединения и комплексы, позволяющие снизить энергию активации химической реакции. NO 2SO2 (г.) + O2 (г.) 2SO3 (г.) 1) 2NO (г.) + O2 (г.) 2NO2 (г.) 2) SO2 (г.) + NO2 (г.) SO3 (г.) + NO (г.) Катализ Ингибитор — вещество, замедляющие или предотвращающие течение различных химических реакций: окисления, полимеризации, коррозию металлов и др. Основная функция ингибитора — образовывать с исходными веществами менее реакционно-способные промежуточные соединения и комплексы, позволяющие увеличить энергию активации химической реакции. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ НА СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ЗАДАЧА 1. Скорость некоторой реакции равна 0,01 моль\л*с. Какова будет концентрация одного из продуктов реакции через 10 мин. После начала реакции? ЗАДАЧА 2. Реакция А (г) + В (г) 2F + D протекает со скоростью 4 моль\л*мин при концентрации А и В соответственно равных 4 и 5 моль\л. Вычислите константу скорости этой реакции. ЗАДАЧА 3. В сосуде емкостью 2 л смешали по 2 моль газов А и В. Через 25 с в сосуде осталось 0,5 моль непрореагировавшего газа А. Вычислите среднюю скорость реакции ЗАДАЧА 4 Некоторая реакция протекает со скоростью 2 моль\м*с при 25 оС. Температурный коэффициент Вант-Гоффа для этой реакции равен 4. Вычислите скоростью реакции при 5оС для данной реакции. ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ 1. Скорость некоторой реакции равна 10-4 моль\л*с. Какова будет концентрация одного из продуктов реакции через 5 мин поле начала реакции? 2. Реакция А(г) + В (г) 2F + D протекает со скоростью 2 моль\л*мин при концентрации А и В соответственно 2 и 0,25 моль\л. Вычислите константу скорости этой реакции. 3. Некоторая реакция протекает со скоростью 5 моль\л*с при 25оС. Температурный коэффициент этой реакции равен 4. Вычислите скоростью этой реакции при 0оС.
