Кинетика химических реакций.

Цель работы - изучение скорости химической реакции и ее зависи­мости от различных факторов: природы реагирующих веществ, концентрации, температуры.

Учение о скорости химической реакции называется химической кинетикой. Скоростью химической реакции называют изменение концентрации реагирующего вещества в единицу времени.

Скорость реакции определяется природой реагирующих веществ и зависит от условий протекания процесса (концентрации  реагирующих  веществ, температуры, наличия катализатора и др.).

Зависимость скорости химической реакции от концентрации выражается законом действия масс: при постоянной температуре скорость хими­ческой реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реаги­рующих веществ, взятых в степенях, равных стехиометрическим коэффици­ентам. Например, для уравнения реакции записанной в общем виде:

закон действия масс может быть записан:

Для конкретной реакции  закон действия масс может быть записан:

где  - скорость химической реакции;  - константа скорости;  - концентрации реагирующих веществ.

Система является гомогенной.

Особенность гетерогенных процессов заключается в том, что они, протекают на границе раздела фаз, т.е. на поверхности раздела между фазами. Поэтому скорость химических реакций в гетерогенных системах при постоянной температуре зависит не только от концентрации вещества, но и от площади поверхности раздела.

Так для реакции:

закон действия масс имеет вид:

где  - константа скорости;  - концентрация кислорода;  - площадь поверхности раздела между фазами.

С ростом температуры скорость химической реакции резко возрастает. Зависимость скорости реакции от температуры выражается правилом Вант-Гоффа:

где  - скорости реакций при  и ;  - температурный коэффициент, показывающий во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10°С.

Очевидно, для того чтобы произошло химическое взаимодействие, не обходимо, чтобы молекулы столкнулись.  Однако лишь определенная часть общего числа соударений приводит к химическому взаимодействию. Эти ее ударения называются эффективными. Число соударений резко увеличивается с ростом температуры. Соударение будет эффективным в том случае, если суммарная энергия сталкивающихся молекул будет превышать некоторую определённую для данной системы величину.

Минимальное значение избыточной энергий, которой должны обладать молекулы, для того чтобы их соударение привело к химическому взаимодействию, называется энергией активации химической реакции. Промежуточное состояние системы, отвечающее максимуму потенциальной энергии, называется активированным комплексом.

Одним из методов ускорения химической реакции является катализ, который, осуществляется при помощи веществ (катализаторов) увеличивающих скорость химической реакции, но не расходующихся в результате ее протекания.

Механизм действия катализатора сводится к уменьшению энергии активации, т.е. к уменьшению разности между средней энергией активных молекул (активного комплекса) и средней энергией молекул исходных  веществ. Скорость химической реакции при этом увеличивается.

Экспериментальная часть.

    Смотрите также

    Распространенные элементы. строение атомов. Электронные оболочки. Орбитали
    Химический элемент– определенный вид атомов, обозначаемый названием и символом и характеризуемый порядковым номером и относительной атомной массой. В табл. 1 перечислены распространенны ...

    Азотная кислота
    ...

    Фосфорная кислота
    ...