Химическая кинетика

Приложение 2:Краткий теоретический материал

Химическая кинетика изучает закономерности протекания химических процессов во времени.

Основные понятия кинетики:

Скорость реакции – это изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени:

.

Поскольку скорость реакции - величина положительная, то “+” ставится, если используется концентрация продуктов реакции, и “-” - для исходных веществ.

Например, для реакции 3H₂+N₂ = 2NH_3.

.

Общая скорость реакции равна скорости реакции по отдельному веществу, деленная на стехиометрический коэффициент, стоящий перед этим веществом в уравнении химической реакции.

Существует понятие средней и истинной скорости реакции.

Средняя скорость в интервале – изменение концентрации реагирующих веществ за некоторый промежуток времени:

,

Средняя скорость относится к средней концентрации

Истинная скорость – изменение концентрации реагирующих веществ в конкретный момент времени и представляет собой предел средней скорости при Dt®0

,

Различают простые и сложные реакции.

Простыми называют реакции, протекающие в одну стадию.

Сложными называют реакции, протекающие в несколько стадий.

Выделяют следующие виды сложных реакций:

1) параллельные;

2) последовательные,

3) сопряженные;

4) цепные.

Основной постулат химической кинетики– закон действующих масс

Молекулярность реакции - число молекул, реагирующих в одном элементарном акте реакции.

Для реакций различных порядков зависимость скорости от концентрации реагирующих веществ выражается индивидуальным кинетическим уравнением.

1) Реакции нулевого порядка (n=0).

Вид реакции: A®продукт; в этом случае скорость реакции не зависит от концентрации исходного вещества, т.е. концентрация вещества А поддерживается на одном уровне.

Кинетическое уравнение: . или

,

где k₀ – константа скорости реакции нулевого порядка;

t – время от начала реакции до достижения концентрации с;

а - концентрация вещества А при t=0,

с - концентрация вещества А в момент времени t .

Размерность k₀ определяется выражением k₀=w, поэтому .

Время полупревращения t_1/2 - время, за которое концентрация исходного вещества уменьшается в 2 раза.

.

2) Реакции первого порядка ( n=1).

Вид реакции: A®продукт;

Кинетическое уравнение: или ,

Размерность константы скорости: k₁, [t^-1].

Время полупревращения t_1/2: .

3) Реакции второго порядка ( n=2).

Вид реакции: A+В®продукт или 2A ®продукт.

Пусть к началу реакциии концентрации исходных веществ равны .

Кинетическое уравнение: или .

Размерность константы скорости: k₂, [конц.^-1× t^-1].

Время полупревращения t_1/2: .