Как се показва скоростта на химичната реакция? Формула за скорост на химична реакция

Скоростта на химичната реакция е промяната в концентрацията на реагентите за единица време.

При хомогенни реакции, реакционното пространство се отнася до обема на реакционния съд, а при хетерогенните реакции, повърхността, върху която протича реакцията. Концентрацията на реагиращите вещества обикновено се изразява в mol/l - броя на моловете вещество в 1 литър разтвор.

Скоростта на химичната реакция зависи от естеството на реагентите, концентрацията, температурата, налягането, контактната повърхност на веществата и нейната природа и наличието на катализатори.

Увеличаването на концентрацията на веществата, които влизат в химично взаимодействие, води до увеличаване на скоростта на химичната реакция. Това се случва, защото всичко химична реакцияпреминават между определен брой реагиращи частици (атоми, молекули, йони). Колкото повече от тези частици има в обема на реакционното пространство, толкова по-често те се сблъскват и възниква химично взаимодействие. Химическа реакция може да възникне чрез едно или повече елементарни действия (сблъсъци). Въз основа на уравнението на реакцията можем да напишем израз за зависимостта на скоростта на реакцията от концентрацията на реагентите. Ако в елементарен акт (по време на реакция на разлагане) участва само една молекула, зависимостта ще има следния вид:

v= k*[A]

Това е уравнението за мономолекулна реакция. Когато две различни молекули взаимодействат в елементарен акт, зависимостта има формата:

v= k*[A]*[B]

Реакцията се нарича бимолекулярна. В случай на сблъсък на три молекули е валиден изразът:

v= k*[A]*[B]*[C]

Реакцията се нарича тримолекулна. Коефициентни обозначения:

v — бърза реакция;

[A], [B], [C] са концентрациите на реагиращите вещества;

k—коефициент на пропорционалност; наречена константа на скоростта на реакцията.

Ако концентрациите на реагентите са равни на единица (1 mol/l) или техният продукт е равен на единица, тогава v = k.. Скоростната константа зависи от природата на реагентите и от температурата. Зависимостта на скоростта на прости реакции (т.е. реакции, протичащи чрез един елементарен акт) от концентрацията се описва от закона за масовото действие: скоростта на химичната реакция е право пропорционална на произведението на концентрацията на реагентите, повдигната на степен на техните стехиометрични коефициенти.

Например, нека да разгледаме реакцията 2NO + O 2 = 2NO 2.

В него v= k* 2 *

В случай, че уравнението на химичната реакция не съответства на елементарния акт на взаимодействие, а отразява само връзката между масата на реагиралите вещества и образуваните вещества, тогава мощностите на концентрациите няма да бъдат равни на коефициенти, фигуриращи пред формулите на съответните вещества в уравнението на реакцията. За реакция, протичаща на няколко етапа, скоростта на реакцията се определя от скоростта на най-бавния (ограничаващ) етап.

Тази зависимост на скоростта на реакцията от концентрацията на реагентите е валидна за газове и реакции, протичащи в разтвор. Реакциите, включващи твърди вещества, не се подчиняват на закона за масовото действие, тъй като взаимодействието на молекулите се извършва само на интерфейса. Следователно, скоростта на хетерогенна реакция също зависи от размера и естеството на контактната повърхност на реагиращите фази. Колкото по-голяма е повърхността, толкова по-бързо ще протече реакцията.

Ефектът на температурата върху скоростта на химичната реакция

Ефектът на температурата върху скоростта на химичната реакция се определя от правилото на Вант Хоф: с повишаване на температурата за всеки 10 ° С, скоростта на реакцията се увеличава 2-4 пъти.Математически това правило се изразява със следното уравнение:

v t2= v t1*g(t2-t1)/10

Където v t1И v t2 —скорост на реакцията при температури t2 и t1; g - температурен коефициент на реакция - число, показващо колко пъти се увеличава скоростта на реакцията с повишаване на температурата за всеки 10 ° В. Такава значителна зависимост на скоростта на химическата реакция от температурата се обяснява с факта, че образуването на нови вещества не възниква при всеки сблъсък на реагиращи молекули. Взаимодействат само онези молекули (активни молекули), които имат достатъчно енергия, за да разкъсат връзките в първоначалните частици. Следователно всяка реакция се характеризира с енергийна бариера. За да го преодолее, молекулата се нуждае от активираща енергия -някаква излишна енергия, която една молекула трябва да има, за да може нейният сблъсък с друга молекула да доведе до образуването на ново вещество. С повишаване на температурата броят на активните молекули бързо нараства, което води до рязко увеличаване на скоростта на реакцията според правилото на Вант Хоф. Енергията на активиране за всяка конкретна реакция зависи от природата на реагентите.

Теория на активния сблъсъкни позволява да обясним влиянието на определени фактори върху скоростта на химичната реакция. Основните положения на тази теория:

• Реакциите възникват, когато частици от реагенти, които имат определена енергия, се сблъскат.
• Колкото повече реактивни частици има, колкото по-близо са една до друга, толкова по-вероятно е да се сблъскат и да реагират.
• Само ефективните сблъсъци водят до реакция, т.е. такива, при които „старите връзки” са разрушени или отслабени и следователно могат да се образуват „нови”. За целта частиците трябва да имат достатъчна енергия.
• Нарича се минималната излишна енергия, необходима за ефективен сблъсък на частиците на реагентите енергия на активиране Ea.
• Активността на химикалите се проявява в ниската енергия на активиране на реакциите, в които участват. Колкото по-ниска е енергията на активиране, толкова по-висока е скоростта на реакцията.Например, при реакции между катиони и аниони, енергията на активиране е много ниска, така че такива реакции възникват почти мигновено

Влияние на катализатора

Едно от най-ефективните средства за повлияване на скоростта на химичните реакции е използването на катализатори. ДА СЕ атализатори -Това са вещества, които променят скоростта на реакцията, но в края на процеса самите те остават непроменени по състав и маса. С други думи, в момента на самата реакция катализаторът участва активно в химичния процес, но до края на реакцията реагентите променят химичния си състав, превръщайки се в продукти и катализаторът се освобождава в първоначалната си форма . Обикновено ролята на катализатора е да увеличи скоростта на реакцията, въпреки че някои катализатори забавят процеса, вместо да го ускоряват. Феноменът на ускоряване на химичните реакции поради наличието на катализатори се нарича катализа,и забавяне - инхибиране.

Някои вещества нямат каталитичен ефект, но техните добавки драстично повишават каталитичната способност на катализаторите. Такива вещества се наричат промоутъри. Други вещества (каталитични отрови) намаляват или дори напълно блокират действието на катализаторите, този процес се нарича отравяне с катализатор.

Има два вида катализа: хомогененИ разнородни. При хомогенна катализареагентите, продуктите и катализаторът образуват една фаза (газ или течност). В този случай няма интерфейс между катализатора и реагентите.

Особеност хетерогенна катализае, че катализаторите (обикновено твърди вещества) са във фазово състояние, различно от реагентите и продуктите на реакцията. Реакцията обикновено се развива на повърхността на твърдо вещество.

При хомогенната катализа се образуват междинни продукти между катализатора и реагента в резултат на реакция с по-ниска енергия на активиране. При хетерогенната катализа увеличаването на скоростта се обяснява с адсорбцията на реагентите върху повърхността на катализатора. В резултат на това концентрацията им се увеличава и скоростта на реакцията се увеличава.

Специален случай на катализа е автокатализа.Значението му е, че химичен процес се ускорява от един от продуктите на реакцията.

При дефинирането на понятието скорост на химична реакциянеобходимо е да се прави разлика между хомогенни и хетерогенни реакции. Ако реакцията протича в хомогенна система, например в разтвор или в смес от газове, тогава тя протича в целия обем на системата. Скорост на хомогенна реакцияе количеството вещество, което реагира или се образува в резултат на реакция за единица време на единица обем на системата. Тъй като съотношението на броя молове на веществото към обема, в който то е разпределено, е моларната концентрация на веществото, скоростта на хомогенна реакция може също да се определи като промяна в концентрацията за единица време на някое от веществата: първоначалния реагент или реакционния продукт. За да се гарантира, че резултатът от изчислението е винаги положителен, независимо дали се основава на реагент или продукт, във формулата се използва знакът „±“:

В зависимост от естеството на реакцията, времето може да бъде изразено не само в секунди, както се изисква от системата SI, но и в минути или часове. По време на реакцията големината на нейната скорост не е постоянна, а непрекъснато се променя: тя намалява с намаляването на концентрациите на изходните вещества. Горното изчисление дава средната стойност на скоростта на реакцията за определен интервал от време Δτ = τ 2 – τ 1. Истинската (моментна) скорост се определя като границата, към която клони отношението Δ СЪС/ Δτ при Δτ → 0, т.е. истинската скорост е равна на производната на концентрацията по отношение на времето.

За реакция, чието уравнение съдържа стехиометрични коефициенти, които се различават от единица, стойностите на скоростта, изразени за различни вещества, не са еднакви. Например, за реакцията A + 3B = D + 2E, потреблението на вещество A е един мол, доставката на вещество B е три мола, а входът на вещество E е два мола. Ето защо υ (A) = ⅓ υ (B) = υ (D) =½ υ (E) или υ (E) . = ⅔ υ (IN) .

Ако възникне реакция между вещества, разположени в различни фази на хетерогенна система, тогава тя може да се случи само на границата между тези фази. Например, взаимодействието между киселинен разтвор и парче метал се случва само на повърхността на метала. Скорост на хетерогенна реакцияе количеството вещество, което реагира или се образува в резултат на реакция за единица време на единица интерфейсна повърхност:

.

Зависимостта на скоростта на химичната реакция от концентрацията на реагентите се изразява чрез закона за масовото действие: при постоянна температура скоростта на химичната реакция е право пропорционална на произведението на моларните концентрации на реагиращите вещества, повишени до степен, равна на коефициентите във формулите на тези вещества в уравнението на реакцията. След това за реакцията

2A + B → продукти

съотношението е валидно υ ~ · СЪС A 2 · СЪС B, а за преминаване към равенство се въвежда коефициент на пропорционалност к, Наречен константа на скоростта на реакцията:

υ = к· СЪС A 2 · СЪС B = к·[A] 2 ·[B]

(моларните концентрации във формулите могат да бъдат обозначени с буквата СЪСсъс съответния индекс и формулата на веществото в квадратни скоби). Физическото значение на константата на скоростта на реакцията е скоростта на реакцията при концентрации на всички реагенти, равни на 1 mol/l. Размерът на константата на скоростта на реакцията зависи от броя на факторите от дясната страна на уравнението и може да бъде c –1; s –1 ·(l/mol); s –1 · (l 2 /mol 2) и т.н., така че във всеки случай при изчисленията скоростта на реакцията се изразява в mol · l –1 · s –1.

За хетерогенни реакции уравнението на закона за масово действие включва концентрациите само на тези вещества, които са в газова фаза или в разтвор. Концентрацията на вещество в твърдата фаза е постоянна стойност и е включена в константата на скоростта, например, за процеса на изгаряне на въглища C + O 2 = CO 2, законът за масовото действие е написан:

υ = к аз·const··= к·,

Където к= к азконст.

В системи, където едно или повече вещества са газове, скоростта на реакцията също зависи от налягането. Например, когато водородът взаимодейства с йодните пари H 2 + I 2 = 2HI, скоростта на химичната реакция ще се определя от израза:

υ = к··.

Ако увеличите налягането, например, 3 пъти, тогава обемът, зает от системата, ще намалее със същото количество и, следователно, концентрациите на всяко от реагиращите вещества ще се увеличат със същото количество. Скоростта на реакцията в този случай ще се увеличи 9 пъти

Зависимост на скоростта на реакцията от температуратаописано от правилото на Вант Хоф: при всяко повишаване на температурата с 10 градуса скоростта на реакцията се увеличава 2-4 пъти. Това означава, че когато температурата се повишава в аритметична прогресия, скоростта на химичната реакция се увеличава експоненциално. Основата във формулата за прогресия е температурен коефициент на скорост на реакциятаγ, показващ колко пъти се увеличава скоростта на дадена реакция (или, което е същото, константата на скоростта) с повишаване на температурата с 10 градуса. Математически правилото на Вант Хоф се изразява с формулите:

или

където и са скоростите на реакцията, съответно, в началото T 1 и окончателно T 2 температури. Правилото на Вант Хоф може да се изрази и чрез следните отношения:

; ; ; ,

където и са съответно скоростта и скоростната константа на реакцията при температура T; и – същите стойности при температура T +10н; н– брой „десетградусови“ интервали ( н =(T 2 –T 1)/10), с което се е променила температурата (може да бъде цяло или дробно число, положително или отрицателно).

Примери за решаване на проблеми

Пример 1.Как ще се промени скоростта на реакцията 2CO + O 2 = 2CO 2, протичаща в затворен съд, ако налягането се удвои?

Решение:

Скоростта на тази химична реакция се определя от израза:

υ начало = к· [CO] 2 · [O 2 ].

Увеличаването на налягането води до 2-кратно увеличение на концентрацията на двата реагента. Като вземем това предвид, ние пренаписваме израза на закона за масовото действие:

υ 1 = к· 2 · = к·2 2 [CO] 2 ·2[O 2 ] = 8 к·[CO] 2 ·[O 2 ] = 8 υ начало

Отговор:Скоростта на реакция ще се увеличи 8 пъти.

Пример 2.Изчислете колко пъти ще се увеличи скоростта на реакцията, ако температурата на системата се повиши от 20 °C на 100 °C, като стойността на температурния коефициент на скоростта на реакцията се приеме равна на 3.

Решение:

Съотношението на скоростите на реакцията при две различни температури е свързано с температурния коефициент и температурната промяна по формулата:

Изчисление:

Отговор:Скоростта на реакция ще се увеличи с 6561 пъти.

Пример 3.При изследване на хомогенната реакция A + 2B = 3D беше установено, че за 8 минути от реакцията количеството на веществото А в реактора намалява от 5,6 mol на 4,4 mol. Обемът на реакционната маса е 56 l. Изчислете средната скорост на химична реакция за изследвания период от време за вещества A, B и D.

Решение:

Използваме формулата в съответствие с дефиницията на понятието „средна скорост на химическа реакция“ и заместваме числените стойности, получавайки средната скорост за реагент А:

От уравнението на реакцията следва, че в сравнение със скоростта на загуба на вещество А, скоростта на загуба на вещество В е два пъти по-голяма, а скоростта на увеличаване на количеството на продукта D е три пъти по-голяма. Следователно:

υ (A) = ½ υ (B) = ⅓ υ (Д)

и тогава υ (B) = 2 υ (A) = 2 2,68 10 –3 = 6,36 10 –3 mol l –1 min –1 ;

υ (D) = 3 υ (A) = 3 2,68 10 –3 = 8,04 10 –3 mol l –1 min –1

Отговор: υ(A) =2,68·10 –3 mol·l–1 ·min–1; υ (B) = 6,36·10–3 mol·l–1 min–1; υ (D) = 8,04·10–3 mol·l–1 min–1.

Пример 4.За да се определи константата на скоростта на хомогенната реакция A + 2B → продукти, бяха проведени два експеримента при различни концентрации на вещество B и беше измерена скоростта на реакцията.

системи. Но тази стойност не отразява реалната възможност за възникване на реакцията, нейната скорости механизъм.

За да разберете напълно една химична реакция, трябва да знаете какви времеви модели съществуват по време на нейното осъществяване, т.е. скорост на химична реакцияи неговия подробен механизъм. Изследвайте скоростта и механизма на реакцията химична кинетика- наука за химичния процес.

От гледна точка на химичната кинетика реакциите могат да бъдат класифицирани на прости и сложни.

Прости реакции– процеси протичащи без образуване на междинни съединения. Според броя на участващите в него частици се делят на мономолекулни, бимолекулни, тримолекулни.Сблъсъкът на повече от 3 частици е малко вероятен, така че тримолекулните реакции са доста редки, а четиримолекулните реакции са неизвестни. Сложни реакции– процеси, състоящи се от няколко елементарни реакции.

Всеки процес протича с присъщата му скорост, която може да се определи от промените, които настъпват за определен период от време. Средно аритметично скорост на химична реакцияизразява се чрез промяна на количеството на веществото нконсумирано или получено вещество за единица обем V за единица време t.

υ = ± дн/ дт· V

Ако веществото се консумира, тогава поставяме знак „-“, ако се натрупва, поставяме знак „+“.

При постоянен обем:

υ = ± dC/ дт,

Единица за скорост на реакцията mol/l s

Като цяло υ е постоянна стойност и не зависи от това кое вещество участва в реакцията, която наблюдаваме.

Във формата е представена зависимостта на концентрацията на реагент или продукт от времето на реакцията кинетична крива, което изглежда така:

По-удобно е да се изчисли υ от експериментални данни, ако горните изрази се трансформират в следния израз:

Закон за масовото действие. Ред и константа на скоростта на реакцията

Една от формулировките закон за масовото действиезвучи така: Скоростта на елементарна хомогенна химична реакция е правопропорционална на произведението на концентрациите на реагентите.

Ако процесът, който се изследва, е представен във формата:

a A + b B = продукти

тогава може да се изрази скоростта на химична реакция кинетично уравнение:

υ = k [A] a [B] bили

υ = k·C a A ·C b B

Тук [ А] И [б] (C A ИC B) - концентрации на реагенти,

а иb– стехиометрични коефициенти на проста реакция,

к– константа на скоростта на реакцията.

Химическо значение на количеството к- Това бърза реакцияпри единични концентрации. Тоест, ако концентрациите на веществата А и В са равни на 1, тогава υ = к.

Трябва да се има предвид, че при сложни химични процеси коеф а иbне съвпадат със стехиометричните.

Законът за масовото действие е изпълнен, ако са изпълнени няколко условия:

• Реакцията се активира термично, т.е. енергия на топлинно движение.
• Концентрацията на реагентите се разпределя равномерно.
• Свойствата и условията на околната среда не се променят по време на процеса.
• Свойствата на околната среда не трябва да влияят к.

Към сложни процеси закон за масовото действие не може да се прилага. Това може да се обясни с факта, че един сложен процес се състои от няколко елементарни етапа и неговата скорост няма да се определя от общата скорост на всички етапи, а само от един най-бавен етап, който се нарича ограничаване.

Всяка реакция има своя собствена поръчка. Дефинирайте частна (частична) поръчкачрез реагент и общ (пълен) ред. Например, при изразяване на скоростта на химическа реакция за процес

a A + b B = продукти

υ = к·[ А] а·[ б] b

а– подреждане по реактив А

b — подреждане по реагент IN

Обща процедура а + b = н

За прости процесиредът на реакцията показва броя на реагиращите видове (съвпада със стехиометричните коефициенти) и приема цели числа. За сложни процесиредът на реакцията не съвпада със стехиометричните коефициенти и може да бъде произволен.

Нека определим факторите, влияещи върху скоростта на химичната реакция υ.

1. Зависимост на скоростта на реакцията от концентрацията на реагентите

   определя се от закона за масовото действие: υ = к[ А] а·[ б] b

Очевидно е, че с увеличаване на концентрациите на реагентите υ нараства, т.к нараства броят на сблъсъците между веществата, участващи в химичния процес. Освен това е важно да се вземе предвид редът на реакцията: ако тя n=1за някакъв реагент, тогава неговата скорост е право пропорционална на концентрацията на това вещество. Ако за някакъв реагент n=2, тогава удвояването на концентрацията му ще доведе до увеличаване на скоростта на реакцията с 2 2 = 4 пъти, а увеличаването на концентрацията с 3 пъти ще ускори реакцията с 3 2 = 9 пъти.

Нека дефинираме основната концепция на химичната кинетика - скоростта на химичната реакция:

Скоростта на химическа реакция е броят на елементарните актове на химическа реакция, протичащи за единица време на единица обем (за хомогенни реакции) или на единица повърхност (за хетерогенни реакции).

Скоростта на химичната реакция е промяната в концентрацията на реагентите за единица време.

Първото определение е най-рестриктивно; От това следва, че скоростта на химичната реакция може да се изрази и като промяна във времето на всеки параметър от състоянието на системата, в зависимост от броя на частиците на всяко реагиращо вещество, на единица обем или повърхност - електропроводимост, оптична плътност, диелектрична константа и др. и така нататък. Но най-често в химията се разглежда зависимостта на концентрацията на реагентите от времето. В случай на еднопосочни (необратими) химични реакции (по-нататък се разглеждат само еднопосочни реакции), очевидно е, че концентрациите на изходните вещества постоянно намаляват с течение на времето (ΔC в< 0), а концентрации продуктов реакции увеличиваются (ΔС прод >0). Скоростта на реакция се счита за положителна, така че математическата дефиниция средна скорост на реакция във времевия интервал Δt се записва, както следва:

(II.1)

В различни интервали от време средната скорост на химичната реакция има различни стойности; истинска (мигновена) скорост на реакция се определя като производна на концентрацията по отношение на времето:

(II.2)

Има графично представяне на зависимостта на концентрацията на реагентите от времето кинетична крива (Фигура 2.1).

Ориз. 2.1 Кинетични криви за изходни вещества (A) и реакционни продукти (B).

Истинската скорост на реакцията може да се определи графично чрез начертаване на допирателна към кинетичната крива (фиг. 2.2); истинската скорост на реакция в даден момент е равна по абсолютна стойност на тангенса на допирателния ъгъл:

Ориз. 2.2 Графично дефиниране на V източник.

(II.3)

Трябва да се отбележи, че ако стехиометричните коефициенти в уравнението на химическа реакция не са еднакви, големината на скоростта на реакцията ще зависи от промяната в концентрацията на кой реагент е определен. Очевидно в реакцията

2H 2 + O 2 → 2H 2 O

концентрациите на водород, кислород и вода се променят в различна степен:

ΔC(H 2) = ΔC(H 2 O) = 2 ΔC(O 2).

Скоростта на химичната реакция зависи от много фактори: естеството на реагентите, тяхната концентрация, температура, естеството на разтворителя и др.

Една от задачите, пред които е изправена химическата кинетика, е определянето на състава на реакционната смес (т.е. концентрациите на всички реагенти) по всяко време, за което е необходимо да се знае зависимостта на скоростта на реакцията от концентрациите. Като цяло, колкото по-голяма е концентрацията на реагентите, толкова по-голяма е скоростта на химичната реакция. Химичната кинетика се основава на т.нар. основен постулат на химичната кинетика:

Скоростта на химическата реакция е право пропорционална на произведението на концентрациите на реагиращите вещества, взети под определени степени.

Тоест за реакцията

AA + bB + dD + ... → eE + ...

Можете да запишете

(II.4)

Коефициентът на пропорционалност k е константа на скоростта на химичната реакция. Константата на скоростта е числено равна на скоростта на реакцията при концентрации на всички реагенти, равни на 1 mol/l.

Зависимостта на скоростта на реакцията от концентрациите на реагентите се определя експериментално и се нарича кинетично уравнение химическа реакция. Очевидно, за да се напише кинетичното уравнение, е необходимо експериментално да се определи стойността на константата на скоростта и експонентите при концентрациите на реагиращите вещества. Показателят за концентрацията на всеки от реагентите в кинетичното уравнение на химична реакция (в уравнение (II.4) x, y и z, съответно) е частна поръчка за реакция за този компонент. Сумата от показателите в кинетичното уравнение на химична реакция (x + y + z) е общ ред на реакция . Трябва да се подчертае, че редът на реакцията се определя само от експериментални данни и не е свързан със стехиометричните коефициенти на реагентите в уравнението на реакцията. Стехиометричното уравнение на реакцията е уравнение на материалния баланс и по никакъв начин не може да определи характера на протичането на тази реакция във времето.

В химическата кинетика е обичайно реакциите да се класифицират според големината на общия ред на реакцията. Нека разгледаме зависимостта на концентрацията на реагентите от времето за необратими (едностранни) реакции от нулев, първи и втори ред.

В живота се сблъскваме с различни химични реакции. Някои от тях, като ръждясването на желязото, могат да продължат няколко години. Други, като ферментирането на захар в алкохол, отнемат няколко седмици. Дървата в печката изгарят за няколко часа, а бензинът в двигателя изгаря за част от секундата.

За да намалят разходите за оборудване, химическите заводи увеличават скоростта на реакциите. И някои процеси, например разваляне на храни и корозия на метали, трябва да бъдат забавени.

Скорост на химична реакцияможе да се изрази като промяна в количеството материя (n, модул) за единица време (t) - сравнете скоростта на движещо се тяло във физиката като промяна в координатите за единица време: υ = Δx/Δt. За да не зависи скоростта от обема на съда, в който протича реакцията, разделяме израза на обема на реагиращите вещества (v), т.е. получавамепромяна в количеството вещество за единица време на единица обем, или промяна на концентрацията на едно от веществата за единица време:

n 2 − n 1 Δn
υ = –––––––––– = –––––––– = Δс/Δt (1)
(t 2 − t 1) v Δt v

където c = n / v е концентрацията на веществото,

Δ (да се чете „делта“) е общоприето обозначение за промяна в стойността.

Ако веществата имат различни коефициенти в уравнението, скоростта на реакцията за всяко от тях, изчислена по тази формула, ще бъде различна. Например 2 мола серен диоксид реагират напълно с 1 мол кислород за 10 секунди в 1 литър:

2SO2 + O2 = 2SO3

Скоростта на кислород ще бъде: υ = 1: (10 1) = 0,1 mol/l s

Скорост за серен диоксид: υ = 2: (10 1) = 0,2 mol/l s- това не е нужно да се учи наизуст и да се казва на изпита, примерът е даден, за да не се объркате, ако възникне този въпрос.

Скоростта на хетерогенните реакции (включващи твърди вещества) често се изразява на единица площ от контактни повърхности:

Δn
υ = –––––– (2)
Δt S

Реакциите се наричат ​​хетерогенни, когато реагентите са в различни фази:

• твърдо вещество с друго твърдо вещество, течност или газ,
• две несмесващи се течности
• течност с газ.

Между веществата в една фаза възникват хомогенни реакции:

• между добре смесени течности,
• газове,
• вещества в разтвори.

Условия, влияещи върху скоростта на химичните реакции

1) Скоростта на реакция зависи от природата на реагентите. Просто казано, различните вещества реагират с различна скорост. Например, цинкът реагира бурно със солна киселина, докато желязото реагира доста бавно.

2) Колкото по-висока е скоростта на реакцията, толкова по-бързо концентрациявещества. Цинкът ще реагира много по-дълго със силно разредена киселина.

3) Скоростта на реакция се увеличава значително с увеличаване температура. Например, за да изгори горивото, е необходимо да го запалите, т.е. да повишите температурата. За много реакции повишаването на температурата с 10°C е придружено от 2-4-кратно увеличение на скоростта.

4) Скорост разнородниреакциите нарастват с увеличаване повърхности на реагиращи вещества. Твърдите вещества обикновено се смилат за тази цел. Например, за да реагират желязото и сярата на прах при нагряване, желязото трябва да е под формата на фини дървени стърготини.

Моля, имайте предвид, че в този случай формула (1) се подразбира! Формула (2) изразява скоростта на единица площ, следователно не може да зависи от площта.

5) Скоростта на реакцията зависи от наличието на катализатори или инхибитори.

Катализатори- вещества, които ускоряват химичните реакции, но не се изразходват. Пример за това е бързото разлагане на водороден пероксид с добавяне на катализатор - манганов (IV) оксид:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2

Мангановият (IV) оксид остава на дъното и може да се използва повторно.

инхибитори- вещества, които забавят реакцията. Например, инхибитори на корозията се добавят към система за отопление на водата, за да се удължи живота на тръбите и батериите. В автомобилите инхибиторите на корозията се добавят към спирачната и охлаждащата течност.

Още няколко примера.