Влияние природы реагирующих веществ на скорость

Химических реакций

Большую роль играет характер химических связей и строение молекул реагентов. Реакции протекают в направлении разрушения менее прочных связей и образования веществ с более прочными связями. Так, для разрыва связей в молекулах H2 и N2 требуются высокие энергии; такие молекулы малореакционноспособны. Для разрыва связей в сильнополярных молекулах (HCI, H2O) требуется меньше энергии, и скорость реакции значительно выше. Реакции между ионами в растворах электролитов протекают практически мгновенно.

Другие примеры: фтор с водородом реагирует со взрывом при комнатной температуре, а бром с водородом взаимодействует медленно и при нагревании. Оксид кальция вступает в реакцию с водой энергично, с выделением тепла; оксид меди с водой не реагирует.

Зависимость скорости химической реакции

От концентрации

В 1867 г. был установлен закон действующих масс двумя норвежскими химиками К. Гульдбергом и П. Ваге.

При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в некоторых степенях:

А+В+2D = F+L

Влияние природы реагирующих веществ на скорость - student2.ru = k∙CA∙CB CD 2 , (1.5)

где k − коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости данной реакции.

Физический смысл константы скорости заключается в том, что она равна скорости реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ.

Константа скорости реакции k зависит от природы реагирующих веществ, температуры и катализатора, но не зависит от концентрации реагирующих веществ. Уравнение (1.4) называется кинетическим уравнением реакции.

Показатели степеней при концентрациях в кинетическом уравнении называются порядками реакции по данному веществу, а их сумма – общим порядком реакции. Порядки реакции устанавливаются экспериментально и в большинстве случаев не совпадают со стехиометрическими коэффициентами уравнений. Существует совсем немного реакций, где порядок совпадает с суммой стехиометрических коэффициентов.

N2O5= 2NO2+ 1/2O2 Влияние природы реагирующих веществ на скорость - student2.ru = k∙C∙(N2O5) реакция 1-го порядка

H2 + J2 = 2HJ Влияние природы реагирующих веществ на скорость - student2.ru = k∙C(H2)∙C(J2) реакция 2-го порядка

Cl2 +2NO = 2NOCl Влияние природы реагирующих веществ на скорость - student2.ru = k∙C(Cl2)∙C(NO)2 реакция 3-го порядка

Иными порядок реакции может быть и дробным. Почему, рассмотрим ниже.

H2 + Br2 = 2HBr.

Влияние природы реагирующих веществ на скорость - student2.ru = kCH2CBr2 ½.

Реакции обычно идут по стадиям, поскольку невозможно представить себе одновременное столкновение большого числа молекул.

Предположим, что некая реакция идет по стадиям:

A + 2B = C + D.

1) А + В = АВ.

2) АВ + В = C +D.

Тогда, если первая реакция идет медленно, а вторая быстро, то скорость определяется первой стадией (пока она не пройдет, не может идти вторая), т.е. накопление частиц АВ. Тогда и Влияние природы реагирующих веществ на скорость - student2.ru = k∙CACB.

Скорость реакции для последовательных реакций определяется самой медленной стадией. Отсюда различие между порядком реакции и стехиометрическими коэффициентами. Например, реакция разложения перекиси водорода:

2H2O2 = 2H2O+O2

На самом деле, реакция первого порядка, т.к. она лимитируется первой стадией H2O2 = H2O + O, а вторая стадия O + O = O2 идет очень быстро.

Может быть самой медленной не первая, а вторая или другая стадия, и тогда мы получаем иногда дробный порядок, выражая концентрации интермедиатов (промежуточных соединений) через концентрации начальных веществ.

Другая причина несовпадения порядка реакции с суммой стехиометрических коэффициентов уравнений − постоянство концентраций одного или нескольких участников реакции. Например, в реакции омыления эфира

C2H5COOCH3 + H2O = C2H5OH + CH3COOH.

Влияние природы реагирующих веществ на скорость - student2.ru .

Молекулярность реакции – это число частиц, участвующих в элементарной реакции. В зависимости от молекулярности различают: мономолекулярные, би- тримолекулярные реакции.

Наши рекомендации