Понятие скорости химической реакции

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 13Следующая ⇒

ВВЕДЕНИЕ

Химия одна из основных областей естествознания. Она изучает химическую форму движения материи[1]. Она изучает состав, строение и свойства веществ, условия и пути превращения одних веществ в другие, ведущие к изменению их состава и/или строения.

     Раздел физической химии, изучающий химические реакции (от лат.

re – противо и actio – действие) как процессы, протекающие во времени, их механизм изависимость от условий осуществления, называется химической кинетикой(от греч. kinētikós – приводящий в движение)[2].

Иными словами, химическая кинетика – это учение о механизмах химических реакций и закономерностях их протекания во времени.

Для понимания закономерностей, определяющих протекание химических реакций, необходимо рассматривать их с позиций, как химической термодинамики (от греч. therme – жар, тепло и dynamicos – относится к силе, сильный), так и химической кинетики. Химическая термодинамика предсказывает возможность осуществления химических реакций с позиции энергетики на основе общих законов превращения теплоты, работы и энергии. Однако необходимо знать, как происходят эти реакции, и как быстро, то есть их механизм и скорость. Если химическая термодинамика позволяет определить, насколько полно произойдёт превращение исходных веществ в продукты реакции, то кинетика отвечает на вопросы, как быстро протекает химическая реакция и каков её механизм, то есть её путь; более того кинетика дает ключ к управлению реакций.

Некоторые реакции, например, взаимодействие кислорода с водородом (в объемном соотношении 1:2 называется "гремучим газом"), протекают мгновенно - взрывообразно, а образование угля и нефти происходит миллионы лет.

В живых системах процессы с участием химических реакций также совершаются с различной скоростью: процесс передачи нервного импульса происходит в сотые доли секунды; процессы усвоения пищи требуют нескольких часов, а процессы старения длятся десятилетия.

Система – это совокупность элементов (веществ, тел, объектов природы), фактически или мысленно выделяемых из окружающего пространства (например воздух – фактически выделяемое вещество, а составляющие его азот и кислород – мысленно). Различают физические, технические, химические, биологические, экологические или какие-либо другие системы.

Химическая система – это вещество (или совокупность веществ), между частями которого (или между которыми) происходят или могут происходить взаимодействия с образованием других веществ.

Гомогенная система (от греч. homogenes – однородный) состоит из одного или нескольких веществ, не разделённых поверхностями раздела, то есть находящимися в одной фазе. Примерами гомогенных систем могут служить газовые смеси или растворы (например раствор поваренной соли или сахара в воде). В каждом из этих случаев система состоит из одной фазы: газа или жидкости.

Гетерогенная система (от греч. heteros – другой, иной, неоднородный) – состоит из нескольких фаз. Примеры двухфазных систем: жидкая вода и лёд, вода и бензин или ртуть, насыщенный раствор какого-либо вещества с его осадком.

Фазой называется часть гетерогенной системы, отличающаяся по своим свойствам (физическим, химическим) от других частей системы и ограниченная поверхностью раздела, при переходе через которую свойства системы резко меняются – скачком.

Если химическая реакция протекает в гомогенной системе, то она осуществляется во всём её объёме и называется гомогенной.

Например:

а) реакция между газообразными веществами

N₂  +  3H₂  = 2NН₃;

б) реакция в растворе

H₂SО₄ + 2КОН = K₂SО₄ + 2Н₂О.

Если химическая реакция осуществляется  между веществами, образующими гетерогенную систему, то она протекает только на поверхности (границе) раздела фаз, образующих эту систему.

Например:

а) реакция окисления серы:

S_(т) + О_{2 (г)} = SО_{2 (г)};

б) реакция металла с кислотой:

Zn_(т) + 2HCl_(р) =  ZnCl_2(р) + H_2(г).

(т – твёрдое вещество, р – раствор, г – газ)

Одним из основных параметров химических реакций является скорость, с которой они протекают.

Средняя скорость гомогенной химической реакции измеряется изменением концентрации какого-либо исходящего вещества (реагента) или продукта реакции за данный промежуток времени.

Для количественной характеристики скорости реакции используют скорость изменения количества вещества в единице объёма. Если за время Δt в объёме V образовалось Δn молей продукта, то среднюю скорость реакции можно определить по формуле:

Когда реакция осуществляется при неизменном объёме, её скорость обычно выражают через изменения молярной концентрации (c = n / V) любого из исходных веществ или её продуктов:

 ;

 

 

где υ_гомо – скорость реакции в гомогенной системе;

υ_гетеро – скорость реакции в гетерогенной системе;

     с₁ и с₂ – молярная концентрация вещества-участника реакции     

         соответственно в момент времени t₁ и t₂ · моль/л;

∆t – промежуток времени, с;

     S – площадь поверхности соприкосновения реагирующих веществ,

(м², см²).

 

 Поскольку скорость химической реакции не может быть величиной отрицательной, перед дробью, характеризующей уменьшение концентрации исходного вещества во времени (∆с < 0), ставится знак «–», а в случае продукта реакции, концентрация которого увеличивается (∆с > 0), ставится знак «+» (Рис. 1).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности