5-КИНЕТИКА

последовательности, молекулярности) химических реакций (процессов)


исследование закономерностей развития химических реакций

во времени в зависимости от условий (факторов) протекания.

акте химической реакции(10-13-10-15 с)
AB + CD  AD + CB
Вводится

понятие - элементарная (простая) химическая реакция. Протекает при непосредственном взаимодействии исходных частиц, идет в одну стадию и представляет собой совокупность элементарных актов химической реакции (элементарных актов взаимодействия) в реакционном объёме или поверхности

1.Встреча мол-л исходных веществ AB и CD и непосредств.взаимодействие:

2.Взаимодействие идёт через перестройку хим.связей реагентов с образованием нестабильной промежуточной частицы содерж.все атомы (А,В,С,D) исходных веществ из которой образуются продукты реакции: AD и CB. Считается, что в этом случае процесс протекает в одну стадию:

протекание нескольких (минимум 2-х) элементарн.реакций
1. AB  A + B

– распад (диссоциация) молекуы АВ на отдельные фрагменты. Разрыв хим.связи гомо- гетеролитический (образование радикалов или ионов)
(1-3 – промежуточные стадии - элементарные хим. реакции с образованием промежуточных частиц A, B, D). Совокупность всех 3-х стадий – элементарных хим.реакций и есть механизм сложной реакции

2. B + CD  D + CB

3. A + D  AD

Молекулы 2 NO + O2  2 NO2

Макромолекулы (~102 –106 атомов)
Поверхностные атомы или молекулы (особые свойства)
Классификация хим.реакций (по различным признакам)
Простые (элементарные), моно(би-, три) молекулярные [распад или диссоциация - гомо-(гетеро-)литическая, фрагментация, изомеризация, присоединение (ассоциация), димеризация, рекомбинация, отрыв, замещение и т.д.]; сложные; гомо-, гетеро-
(-фазные)-генные; необратимые, обратимые; цепные (полимеризация); окислительно-восстановительные; термические, фото-, радиационно-, электро-, механохимические и т.д.

Ионы H+ + OH-  H2O

Радикалы(частицы с неспаренным эл-ном) H + Cl  HCl

взаимодействие исходных веществ. Совокупность элементарн. актов (хим.взаимодействия) определяет протекание хим.

реакции Понятие молекулярности реакции

реакционное пространство(место встречи)V -объем(гомогенн.процесс)
реакционная поверхность → S –пов-ть(гетерогенн.процесс)

единицу времени t в единице реакционного объёма V (определить сложно

или невозможно) AA + BB  DD

(Гульберг, Вааге 1879 г) - ЗДМ
с = СА· СА ·

СВ
v~сωв = k(T)CA2 CB

в  k(T) - константа скорости
реакции [при Т=const, k(T)=const]

реакции)

Т - з-н распределения Максвелла-Больцмана, где n0 – общее число

частиц

состояния, наз.активированным комплексом

DD
Общая скорость сложных многостадийных реакций определяется скоростью самой медленной промежуточной

стадии, являющейся элементарной хим.реакцией – так наз. лимитирующей стадией сложной хим.реакции. Эту лимитирующую стадию (элементарную хим.реакцию) можно описать ЗДМ. Такие сложные химические реакции называют формально простыми

реакций) - ряд регулярно повторяющихся элементарных реакций с участием активных

частиц (радикалов R), которые взаимодействуют с молекулами реагентов с образованием продуктов реакции и новых активных частиц (радикалов).

Стадия зарождения цепи*) А  R 1 + R 2 - появление активных частиц
(радикалов) R‧1 , R‧2

Развитие цепи**) А + R1  R2+ В - большое кол-во повторяющихся элементарных актов с образованием продуктов реакции В и новых радикалов

Обрыв цепи R1 + R2  А -исчезновение активных частиц (рекомбинация)

Пусть А  В – цепная реакция, можно выделить 3 стадии:

H2 + Br2  2 HBr
2. Разветвленный цепной процесс (n=2)

2H2 + O2  2 H2O

 D D
2. химическая реакция на поверхности (гетерогенная реакция)

–диффузионн.поток в-ва)]
А A(тв) + В B(газ)  D D

реагенты и катализатор в одной фазе
Гетерогенный катализ
А + В 

АВ медленно Е ак1

границе раздела фаз.
А2 + В2  2 АВ

[ Q+ и Q - = f(Т) ]
Q+ - теплоприход

(скорость прихода тепла за счет экзотерм. реакции) - экспонента от Т
Q– ~ S(T–T0) теплоотвод (скорость отвода тепла) – линейная зависимость от Т (Т0 – пост.)
α- коэфф.теплопередачи
S- площадь
Т- температ.системы
Т0-температ.окруж.среды