Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции

Скорость химической реакции зависит от природы и концентрации реагирующих веществ, температуры, наличия катализатора или ингибитора.

Зависимость скорости химической реакции от концентрации определяется законом действующих масс: скорость элементарной реакции прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ в степенях равных их стехиометрическим коэффициентам.

Такая зависимость скорости от концентрации обусловлена тем, что вероятность столкновения, а следовательно, и их взаимодействия мала, и пропорциональна произведению концентраций реагентов.

В случае реакции

а1А1 + а2А2 + . . . = в1В1 + в2В2 + . . .

скорость взаимодействия исходных веществ Аi, согласно закону действия масс, выразится соотношением

Vх.р.=k [A1] Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции - student2.ru [A2] Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции - student2.ru . Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции - student2.ru Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции - student2.ru

Выражение зависимости скорости реакции от концентрации называют кинетическим уравнением, где k – константа скорости реакции.

Константа скорости реакции–скорость реакции при концентрации реагирующих веществ 1 моль/л. Константа скорости k зависит от природы реагентов и температуры, но не зависит от концентрации и времени.

С л е д у е т п о м н и т ь: 1)если вещество находится в твердом состоянии, то его концентрация постоянна и принята за единицу, то есть степень при концентрации вещества в кинетическом уравнении равна нулю; 2) для газообразных веществ вместо концентраций можно использовать парциальные давления газов (Р Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции - student2.ru).

Таким образом, для первой реакции а, которая является гомогенной, закон действующих масс выражается следующими кинетическими уравнениями:

для прямого направления

Vпр. = kпр. [NH3]4·[O2]3,

если концентрации веществ выразить через парциальные давления, то

Vпр. = kпр.·Р Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции - student2.ru ;

для обратного направления

Vобр. = kобр. [N2]2·[H2O]6 или Vобр. = kобр.Р Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции - student2.ru .

Для реакции б, которая является гетерогенной, концентрации твердых веществ не учитываем и получаем:

Vпр. = kпр.[SO2]2, или Vпр. = kпр.Р Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции - student2.ru ;

Vпр. = kпр.[O2]3, или Vобр. = kобр.Р Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов. Константа скорости. Молекулярность реакции. Порядок реакции - student2.ru .

Число молекул реагентов, принимающих участие в простейшей (элементарной) стадии, называется ее молекулярностью (М). Элементарный акт представлен уравнением химической реакции.

Для варианта а Мпр. = 4 + 3 = 7; Мобр. = 2 + 6 = 8.

Для варианта б Мпр. = 2 + 2 = 4; Мобр. = 2 + 3 = 5.

Порядок реакции показывает, как природа вещества влияет на зависимость скорости реакции от концентрации (или парциального давления) реагирующих веществ.

Порядок реакции (П) определяется суммой величин показателей степеней при значениях концентрации (парциального давления) реагирующих веществ. Порядок рассчитывается с использованием закона действующих масс. Тогда для вариантов:

а) Ппр.= 4 + 3 = 7; Побр. = 2 + 6 = 8;

б) Ппр. = 2; Побр. = 3.

Следует отметить, что реакций выше третьего порядка не известно. Это обстоятельство существенно ограничивает область применения закона действующих масс. Сущность ограничения заключается в том, что зависимость скорости реакции определяется экспериментально и редко совпадает со стехиометрическим уравнением реакции.

Наши рекомендации