Влияние концентрации на скорость химической реакции

Как известно из предыдущих глав, скорость реакции как прямой, так и обратной определяется изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Так, для реакции вида

скорость прямой реакции ,

а скорость обратной .

Концентрации исходных веществ в реакции будут уменьшаться, а полученных – возрастать. По мере израсходования исходных веществ скорость процесса, уменьшается, следовательно, численные значения скорости будут различными в различные промежутки времени.

Средняя скорость реакции обычно относится к конечному промежутку времени

. (18.1)

Истинную скорость можно определить как производную от концентрации по времени

. (18.2)

Знак «─» в выражениях (18.1) и (18.2) соответствует уменьшению концентрации исходных веществ со временем.

Для обратимых реакций, когда ─ , реакции идут с неполным исчезновением исходных веществ. Скорость убывания концентрации исходного вещества В в бимолекулярной реакции вида

равна , (18.3)

а скорость возрастания концентрации того же вещества А в результате обратной реакции

. (18.4)

Уравнения скорости реакции может быть записано в виде

.

Состояние динамического равновесия наступает в результате равенства скоростей и , при этом общая скорость реакции будет равна нулю.

Следовательно, при равновесии

, . (18.5)

Правая часть этого равенства представляет собой константу равновесия данной реакции и, следовательно, представляет собой отношение констант скоростей двух противоположных реакций, составляющих данную обратимую реакцию.

Если предположить, что в заданном объеме моли веществ, участвующих в бимолекулярной реакции, равны a, b,c,d и в определенный момент времени τ их количество равно (а ─ x), (b ─x), (с ─ x), (d ─ x), то

.

Допуская для простоты выводов, что a = b и c = d = 0, предыдущее уравнение перепишем в виде

. (18.6)

,

где , , ,

– количество прореагировавшего вещества к моменту равновесия.