Скорость химических реакций. Зависимость скорости реакции от концентрации. Закон действующих масс. Константа скорости реакции

генный

и гетерогенный катализ.

При гетерогенном катализе, когда катализатор представляет собой твердое вещество, а реакция проходит в растворе или газе, реагирующие вещества адсорбируются на поверхности катализатора, где и происходит собственно химическая реакция:

СН2=СН2 + Н2 =

СН3-СН3этилен этан

N2 + 3H2=NH3 аммиак

При гомогенном катализе, когда катализатор и реагирующие вещества находятся в одной фазе, катализатор ускоряет реакцию путем образования промежуточных веществ при взаимодействии с одним из исходных компонентов, например:

2SO, + О., =2SO, (NO, - катализатор)

2 2 3 2

Все вещества в газовой фазе.

СН3СООН + С2Н2ОН -> СН3СООС2Н5 + Н20

уксусная этанол 2 4 этиловый эфир. кислота уксусной кислоты

Все реагенты в жидкой фазе.Особую роль играют биологические катализаторы — ферменты.

При их участии протекают сложные химические процессы в растительных и животных организмах. Однако, кроме катализаторов, которые ускоряют реакции, есть вещества, которые замедляют химические реакции, то есть снижают скорость реакции. Их называют ингибито

рами.

Например соединения мышьяка, ртути, свинца, цианистые соединения и др.Влияние концентрации реагирующих веществ может быть объяснено из представлений, согласно которым химическое взаимодействие является результатом столкновения частиц. Увеличение числа частиц в заданном объеме приводит к более частым их столкновениям, т.е. к увеличению скорости реакции. Количественно зависимость между скоростью реакции и молярными концентрациями реагирующих веществ описывается основным законом химической кинетики — законом действующих масс. Скорость химической реакции при постоянной температуре прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.Для мономолекулярной реакции скорость реакции  определяется концентрацией молекул вещества А:v = k*[A]где k — коэффициент пропорциональности, который называется константой скорости реакции; [А] — молярная концентрация вещества А.В случае бимолекулярной реакции, ее скорость определяется концентрацией молекул не только вещества А, но и вещества В:v = k*[A]*[B]В случае тримолекулярной реакции, скорость реакции выражается уравнением: v = k*[A]2*[B]В общем случае, если в реакцию вступают одновременно т молекул вещества А и n молекул вещества В, т. е.тА + пВ = С, уравнение скорости реакции имеет вид:v = k*[A]m*[B]nЭто уравнение есть математическое выражение закона действующих масс в общем виде. Чтобы понять физический смысл константы скорости реакции, надо принять в написанных выше уравнениях, что [А] = 1 моль/л и [В] = 1 моль/л (либо приравнять единице их произведение), и тогда v = k. Отсюда ясно, что константа скорости k численно равна скорости реакции, когда концентрации реагирующих веществ (или их произведение в уравнениях скорости) равны единице. Общее выражение для скорости химической реакции получено для данной, фиксированной температуры. В общем же случае, поскольку скорость реакции зависит от температуры, закон действующих масс записывается как v(T) = k(T) *[A]m*[B]n де v и k являются функциями температуры Константа скорости химической реакции, ее зависимость от температуры Многочисленные опыты показывают, что при повышении температуры скорость большинства химических реакций существенно увеличивается, причем для реакций в гомогенных системах при нагревании на каждые десять градусов скорость реакции возрастает в 2—4 раза (правило Вант-Гоффа).Это правило связано с понятием температурного коэффициента скорости реакции г и определяется соотношением г = kТ+10 / kТ Значение температурного коэффициента г дает возможность рассчитать изменение скорости реакции при увеличении температуры на некоторое число градусов от Т1 до Т2 по формуле v(Т1)/v(Т2) = г(Т2-Т1)/10Очевидно, что при повышении температуры в арифметической прогрессии скорость реакции возрастает в геометрической.