Предмет хімічної кінетики

Розділ хімії, який вивчає перебіг хімічних процесів за певний час, називається хімічною кінетикою.

Дослідження кінетики хімічних процесів має не тільки теоретичний, а й практичний інтерес. У необхідності врахування кінетичного фактора під час розгляду хімічних реакцій можна переконатись на прикладі взаємодії кисню і водню. Не звертаючи увагу на те, що реакція

2Н₂(г) + О₂(г) = 2Н₂О(г) , DG = -456,4 кДж

характеризується значним зменшенням енергії Гіббса, тобто є можливість самочинного перебігу процесу, за звичайних умов водень і кисень між собою не реагують, а їх суміш може зберігатися будь-який час. За наявності каталізатора чи в разі нагрівання до » 700°С (DG°₁₀₀₀ = -495,3 кДж) суміш реагує дуже швидко, а іноді навіть із вибухом. В обох випадках енергія Гіббса системи майже однакова, а кінетичні особливості різні.

Таким чином, від’ємне значення зміни енергії Гіббса є необхідною, але не достатньою умовою перебігу процесів.

Існує багато галузей технології, виробництва й науки, у яких швидкості ре­акцій належить провідна роль. Дуже важливо знати, з якою швидкістю згоряє паливо в автомобільному двигуні, як швидко твердне бе­тон або нанесений на підлогу лак, від чого залежить швидкість корозії металу. Для процесів, що відбуваються під час виготовлення харчових продуктів теж важливими є знання про швидкість їх перебігу та умови інтенсифікації.

Вивчення чинників, які впливають на швидкість процесів, визначення оптимальних умов, за яких можна здійс­нити реакцію добування заданої речовини, є предметомхімічної кінетики.

Перш ніж розглядати питання про швидкість реакції, зазначимо, що хімічні реакції можуть відбуватися в гомогенній (однорідній) і в гетерогенній (неоднорідній) системах. Гомогенна система складається з однієї фази, гетерогенна − з кількох.

Фазоюназивають однорідну частину системи, однакову за складом та властивостями і відокремлену від інших фаз поверхнею поділу.

Гомогенні реакції відбуваються в усьому об’ємі системи, гетерогенні – на поверхні поділу фаз. Прикладами гомогенних реакцій є взаємодія в газових сумішах, розчинах, гетерогенних – взаємодія металів із киснем, розчинами кислот, солей тощо.