Скорость химической реакции

Скорость химической реакции – это изменение количества вещества одного из реагирующих веществ в единицу времени в единице объема; - это изменение концентрации одного из реагирующих веществ в единицу времени. где υ – скорость, t – время, С – молярная концентрация (С = n/V, n – количество вещества (моль, V – объем (л)).

Влияние концентрации Основной закон химической кинетики - закон действующих масс, согласно которому скорость реакции пропорциональна произведению концентрации реагирующих веществ. Для реакции А + В = С + D имеем υ = k. С А. С В, где С А и С В – молярная (моль/л) концентрации веществ А и В, k – константа скорости, которая числено равна скорости реакции, если все концентрации реагирующих веществ равна 1 моль/л.

Влияние температуры. Правило Вант-Гоффа –при увеличении температуры на 10 0 С скорость реакции увеличивается в 2 – 4 раза. Математически записываем: где υ 2 и υ 1 – скорости реакции при конечной (t 2 ) и начальной (t 1 ) температурах, а γ – температурный коэффициент реакции, который показывает, во сколько раз увеличивается скорость реакции при повышении температуры на 10 0 С.

Энергия активации – энергия, которую нужно сообщить молекулам реагирующих веществ для осуществления реакции между ними. Катализаторы – вещества, изменяющие скорость химической реакции и остающиеся неизмененными после реакции. Взаимодействуя с веществами, катализаторы изменяют механизм реакции, увеличивая или уменьшая энергию активации, что и приводит к уменьшению или увеличению скорости реакции.

Примеры решения задач Пример 1. Напишите выражение скорости химической реакции, описываемой следующим уравнением: CaO + CO 2 = CaCO 3

Решение. Так как СаО – твердое вещество, то его концентрация – величина постоянная и включается в константу скорости реакции. Следовательно, скорость реакции будет прямо пропорциональна концентрации оксида углерода (IV): υ = k. С(СО 2 ). Ответ: υ = k. С(СО 2 ).

Пример 2. Как изменится скорость реакции 2А + В 2 = 2АВ, протекающей непосредственно между молекулами в закрытом сосуде, если увеличить давление в системе в 4 раза? Все вещества - газы.

Решение. Увеличивая давление в сосуде, мы тем самым увеличиваем концентрацию реагирующих веществ в 4 раза. Пусть начальные концентрации веществ А и В 2 равнялись С(А) = х; С(В 2 ) = у. Тогда, согласно закону действующих масс, υ = k. (С(А)) 2. С(В 2 ) = к. х 2. у, Вследствие увеличения давления в системе концентрации веществ равны С'(А) = 4х; С'(В 2 ) = 4у. Скорость реакции при этих концентрациях равна: υ 2 = k. (С(А)) 2. С(В 2 ) = к. (4х) 2. (4у) = 64. к. х 2. у = 64 υ 1 Следовательно, при увеличении давления в 4 раза скорость данной химической реакции возрастает в 64 раза. Ответ: возрастет в 64 раза.

Пример 3. Во сколько раз увеличится скорость химической реакции при повышении температуры с 0 до 50°С, если температурный коэффициент скорости реакции равен 3?

Решение. Согласно правилу Вант-Гоффа Из условия видно, что t 1 = 0°; t 2 = 50°; γ = 3. Подставляя эти значения, получим υ 50 = υ =243. υ 10 Следовательно, при нагревании системы на 50 градусов скорость реакции возрастает в 243 раза. Ответ: возрастет в 243 раза.

Пример 4. Чему равен температурный коэффициент скорости реакции, если при увеличении температуры на 30 0 С скорость реакции возрастает в 15,6 раз?.

Решение: Согласно правилу Вант-Гоффа Из условия: 15,6 = γ 30-10, 15,6 = γ 3 γ = Ответ: температурный коэффициент равен 2,5