Введение: общие закономерности протекания химических процессов

секунды, с взрывом, т.е. мгновенно, другие – медленно (десятилетия, столетия,

например, образование пород, минералов).

Знание скорости и механизма протекания реакций очень важно в науке и производстве. Скорость и механизм химических превращений изучает особый раздел химии – химическая кинетика (наука о скорости химических реакций).
Выяснение кинетики реакции позволяет осуществить математическое моделирование реакций, происходящих в химических аппаратах, и с помощью ЭВМ решать задачи оптимизации и автоматизации химико-технологических процессов.

закономерности протекания химических процессов во времени.
Химическая кинетика рассматривает и

устанавливает зависимость скорости химических реакций от концентрации реагентов и температуры, от условий проведения реакций.
В химической кинетике рассматриваются только термодинамически возможные реакции (∆G

времени в единице реакционного пространства
Единицы измерения скорости:
моль·м-3·с-1 (СИ)
моль·л-1·с-1
моль·см-3·с-1
моль·см-3·мин-1

+ В  D + E

непрерывно, поэтому важно знать величину скорости реакции в данный момент

времени (т.е. истинную или мгновенную скорость реакции)

по tg угла наклона касательной

Прямой метод определения

+ 2H2O
бесцв. бесцв.

окраш. бесцв.

АТФ + Н2О  АДФ + Н3РО4

Изменение параметров системы:

вязкости
электропроводности
оптической плотности
рН
угла вращения плоскости света

Косвенные методы определения скорости химической реакции

dD  fF + eE
Можно ли, зная вид стехиометрического уравнения

реакции, судить о зависимости скорости от концентрации вещества?
Как исследовать зависимость скорости от концентрации вещества?

Кинетическое уравнение реакции

определяется экспериментально

концентрации реагирующих веществ
характеризует реакцию для определенных условий

(температура, давление, наличие катализатора)
количественная мера реакционной способности молекул
чем ↑k, тем ↑ эффективность взаимодействия молекул

называется молекулярностью реакции

этерификация

отражает реальный ход процесса

Cl2(г) + 2NO(г) → 2NOCl(г)
NO2 +

NO2  N2O4

Молекулярность – 2
Порядок - 2

Иодноватистая кислота

 I2 + 2H2O
Кажущаяся молекулярность - 3;
Порядок (экспер.)

- 2

реальный ход процесса

NO2 + NO2  N2O4

Скорость химической реакции

прямо пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов

доля активных соударений
Минимальная энергия, которой должна обладать молекула, чтобы

вступить в химическую реакцию называется энергией активации [кДж/моль]

реакции,
е – основание натурального логарифма,
Т – температура, К
R

– молярная газовая постоянная
Еа – энергия активации, Дж/моль,
А – предэкспоненциальный множитель, показывает общее число столкновений

Так как, температура входит в показатель степени, скорость химической реакции очень чувствительна к изменению температуры. С ростом температуры число активных молекул возрастает, скорость химической реакции увеличивается

Катализаторы - это вещества, которые ускоряют химические реакции за счет участия в образовании промежуточных соединений, в состав продуктов они не входят и следовательно в реакции не расходуются

возникают другие активированные комплексы, причем для их образования требуется меньше

энергии, чем для образования активированных комплексов возникающих без катализатора

В присутствии катализаторов энергия активации реакции понижается
Уменьшение энергии активации приводит к увеличению скорости реакции

Т = 37 – 40 ºС
узкий интервал значений рН

каталаза

плазмохимия)
Воздействие частиц радиоактивного распада или рентгеновского излучения (радиохимия)

+ I2(г) ↔ 2HI(г)

Закон действующих масс
Кравн – константа химического равновесия
Химическое

равновесие называют динамическим равновесием, это означает, что при равновесии протекают и прямая и обратная реакции, но их скорости одинаковы
Величина Кравн зависит от природы реагирующих веществ и от Т. От присутствия катализатора она не зависит

время. При изменении условий состояние равновесия нарушается. Нарушение равновесия может

происходить вследствие изменения концентрации какого-либо из веществ, или температуры, давления. Спустя некоторое время система снова приходит в состояние равновесия, но условия – иные.

«Если на систему, находящуюся в равновесии, оказать какое-либо воздействие в результате протекающих в ней процессов равновесие сместится в таком направлении, что оказанное воздействие уменьшается»