РАЗДЕЛ 4 ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ

ТЕМА 4.1 ПОНЯТИЕ СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

Раздел химии, рассматривающий скорость и механизм химических процессов, называется химической кинетикой.Основная величина в химической кинетике - скорость химической реакции.

Скоростью химической реакции называется изменение концентраций реагирующих веществ в единицу времена. Концентрацию в этом случае принято выражать числом молей веществ в 1 литре раствора, а время - в минутах или секундах. В ходе химической реакции концентрации вступающих в реакцию веществ уменьшаются, а концентрации продуктов реакции возрастают. Пусть при неизменном объеме и неизменной температуре концентрация одного из реагирующих веществ уменьшилась от C₁ до С₂ за промежуток времени от t_t до t₂. Тогда, согласно сказанному, скорость реакции v за данный промежуток времени равна

v=-(C₂- C₁)/(t₂- t₁).

Знак «-» в правой части уравнения объясняется тем, что С2<С₁.

Обозначим промежуток времени через Δt и соответствующее ему уменьшение концентрации через ΔС, тогда

v=-ΔC/Δt.

Отношение

v=-(C₂- C₁)/(t₂- t₁)

выражает среднюю скоростьв интервале t₂- t₁ , а отношение

v=-ΔC/Δt

будет тем ближе к истинной скоростиреакции, чем меньше Δt и соответственно ΔС, так что отношение бесконечно малой величины изменения концентрации, которую обозначим через dC, к бесконечно малому промежутку времени dt

v=-dC/dt

измеряет истинную скорость реакции в момент времени t и является производной концентрации во времени.

Изучая скорость химической реакции, практически измеряют ряд концентраций того или иного из реагирующих веществ в следующие друг за другом моменты времени. Скорость химической реакции можно определять по изменению концентрации реагирующих веществ (v= - dC/dt) или по изменению концентрации продуктов реакции (v= dC/dt), а в общем случае выражение для истинной скорости при постоянном объеме системы записывается

v=±dC/dt.

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры, давления, присутствия катализаторов, а в случае гетерогенных превращений - и от ряда других условий, таких, как состояние поверхности раздела фаз, условий массообмена и др. Задача химической кинетики состоит в выяснении роли этих факторов и в установлении механизма реакции.

ТЕМА 4.2 ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ РЕАКЦИИ