 |
20. Влияние концентрации на скорость реакции. Закон действующих масс для скорости реакции. Кинетические уравнения.
|
|
|
|
20. Влияние концентрации на скорость реакции. Закон действующих масс для скорости реакции. Кинетические уравнения.
В гомогенном (однофазном) процессе реакция протекает во всём объёме системы и её скорость характеризуется изменением концентрации любого реагента, или любого продукта в единицу времени. Различают среднюю скорость vср = ±Δ С/Δ t, где Δ C – изменение молярной концентрации за период времени Δ t, и истинную скорость в момент времени t, представляющую собой производную от концентрации по времени: v = ±dС/dt.
Скорость каждой конкретной реакции в отсутствие катализатора зависит от концентраций реагентов и от температуры. Скорость гетерогенных реакций, протекающих на межфазной поверхности раздела, зависит также от величины этой поверхности.
Влияние концентраций реагентов на скорость реакций устанавливается законом действующих масс:
при фиксированной температуре скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам.
Для реакции аА + bВ = сС + dD математическое выражение закона действующих масс, называемое кинетическим уравнением реакции, записывается: v = kСАаСBb, где k — коэффициент пропорциональности, носящий название константы скорости, СA и СB — молярные концентрации реагентов, а и b — их стехиометрические коэффициенты. КИНЕТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ, выражает зависимость скорости хим. р-ции от концентраций компонентов реакц. смеси. Для простой (одностадийной) гомог. р-ции скорость v пропорциональна произведению концентраций реагирующих в-в и кинетическое уравнение записывается в виде:
где [Ai] - концентрация i-го в-ва, ni-порядок реакции по 1-му в-ву, k-константа скорости р-ции. Сумма показателей степеней в кинетическом уравнении называется порядком реакции. В многостадийных реакциях порядок реакции может быть дробным, но не более 3.
|
|
|
В кинетических уравнениях реакций концентрации веществ в конденсированном состоянии ввиду их неизменности не указываются. Эти постоянные концентрации в качестве составных частей входят в константу скорости.
21. Порядок и молекулярность реакций. Влияние температуры на скорость реакции. Правило Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса. Энергия и энтропия активации.
Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ, а ток же от концентрации, температуры, наличия катализатора. Закон действующих масс – скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях их стехиометрических коэффициентов. mA+nB=pAB где Са и Сb – молярные концентрации, k – константа скорости. Правило Ван-Гоффа: С повышением температуры на 10С скорость реакций возрастает в 2-4 раза.
При увеличении температуры, резко возрастает число активных молекул, которые обладают избыточной энергией скорость реакции увеличивается.
В активированном комплексе старые связи еще не разорваны, но уже ослаблены, новые связи наметились, но еще не образовались. Время существования его не велико (10‾ 14 – 10‾ 11 с). При распаде комплекса образуются либо продукты реакции, либо исходные вещества. Для образования переходного комплекса необходима энергия. Система в переходном состоянии имеет более высокую энергию, чем в исходном и конечном состояниях.
Энергия, необходимая для перехода вещества в состояние активированного комплекса, называется энергией активации.
Образование активированного комплекса определяется энергией молекул. Молекула, энергия которой достаточна для образования активированного комплекса, называется активной.
|
|
|
энергия активации – это энергия, необходимая для перехода частиц в состояние активированного комплекса.
Очень редко порядок реакции равен стехиометрическому коэффициенту. Он равен ему, если реакция идёт по элементарному механизму
Существуют мономолекулярные, бимолекурярные и тримолекулярные реакции.
Молекулярность - это число молекул, участвующих в данном химическом превращении. К мономолекулярным реакциям относятся, например, реакции изомеризации. Реакция может быть разделена на несколько элементарных актов (стадий). Только для элементарных стадий суммарный порядок реакции совпадает с молекулярностью реакции.
Энергия активации ощутимо влияет на значение константы скорости реакции и ее зависимости от температуры: чем больше Еа, тем меньше константа скорости и тем значительнее влияет на нее изменение температуры.
Константа скорости реакции связана с энергией активации сложной зависимостью, описанной уравнением Аррениуса:
k=A*е–Ea/RT
Энергия активации в химии — минимальное количество энергии, которое требуется сообщить системе (в химии выражается в джоулях на моль), чтобы произошла реакция.
Энтропия активации рассматривается как разность энтропии переходного состояния и основного состояния реагентов. Она определяется главным образом потерей трансляционной и вращательной степеней свободы частиц при образовании активированного комплекса. Существенные изменения (колебательной степени свободы могут также произойти, если активированный комплекс несколько более плотно упакован, чем реагенты.
|
|
|
