Velocità della reazione chimica 1 corso. Esempi di reazioni a velocità diverse

Argomenti del codificatore dell'Esame di Stato Unificato:Reazione veloce. La sua dipendenza da vari fattori.

La velocità di una reazione chimica mostra quanto velocemente avviene una particolare reazione. L'interazione avviene quando le particelle si scontrano nello spazio. In questo caso la reazione non avviene ad ogni urto, ma solo quando la particella possiede l'energia adeguata.

Reazione veloce – il numero di collisioni elementari di particelle interagenti che terminano con una trasformazione chimica per unità di tempo.

Determinare la velocità di una reazione chimica è legata alle condizioni in cui viene effettuata. Se la reazione omogeneo- cioè. prodotti e reagenti si trovano nella stessa fase, quindi la velocità di una reazione chimica è definita come la variazione di sostanza nell'unità di tempo:

υ = ΔC / Δt.

Se i reagenti o i prodotti si trovano in fasi diverse e la collisione delle particelle avviene solo al confine di fase, la reazione viene chiamata eterogeneo, e la sua velocità è determinata dalla variazione della quantità di sostanza per unità di tempo per unità di superficie di reazione:

υ = Δν / (S·Δt).

Come far scontrare le particelle più spesso, ad es. Come aumentare la velocità di una reazione chimica?

1. Il modo più semplice è aumentare temperatura . Come probabilmente saprai dal tuo corso di fisica, la temperatura è una misura dell'energia cinetica media del movimento delle particelle di una sostanza. Se aumentiamo la temperatura, le particelle di qualsiasi sostanza iniziano a muoversi più velocemente e, quindi, si scontrano più spesso.

Tuttavia, all’aumentare della temperatura, la velocità delle reazioni chimiche aumenta principalmente a causa del fatto che aumenta il numero di collisioni effettive. All'aumentare della temperatura, il numero di particelle attive che possono superare la barriera energetica della reazione aumenta notevolmente. Se abbassiamo la temperatura, le particelle cominciano a muoversi più lentamente, il numero di particelle attive diminuisce e il numero di collisioni effettive al secondo diminuisce. Così, Quando la temperatura aumenta, la velocità di una reazione chimica aumenta e quando la temperatura diminuisce, diminuisce..

Nota! Questa regola funziona allo stesso modo per tutte le reazioni chimiche (comprese quelle esotermiche ed endotermiche). La velocità di reazione è indipendente dall'effetto termico. La velocità delle reazioni esotermiche aumenta con l'aumentare della temperatura e diminuisce con la diminuzione della temperatura. Anche la velocità delle reazioni endotermiche aumenta con l'aumentare della temperatura e diminuisce con la diminuzione della temperatura.

Inoltre, nel 19° secolo, il fisico olandese Van't Hoff stabilì sperimentalmente che la maggior parte delle reazioni aumenta la propria velocità in modo più o meno uguale (circa 2-4 volte) quando la temperatura aumenta di 10 o C. La regola di Van't Hoff suona così: un aumento della temperatura di 10 o C porta ad un aumento della velocità di una reazione chimica di 2-4 volte (questo valore è chiamato coefficiente di temperatura della velocità di una reazione chimica γ). Per ciascuna reazione viene determinato il valore esatto del coefficiente di temperatura.

Qui v 2 - velocità di reazione alla temperatura T 2, v 1 - velocità di reazione alla temperatura T 1, γ — coefficiente di temperatura della velocità di reazione, coefficiente di Van't Hoff.

In alcune situazioni, non è sempre possibile aumentare la velocità di reazione utilizzando la temperatura, perché alcune sostanze si decompongono quando la temperatura aumenta, alcune sostanze o solventi evaporano a temperature elevate, ecc., ad es. le condizioni del processo sono violate.

2. Concentrazione. Puoi anche aumentare il numero di collisioni effettive modificando concentrazione reagenti . solitamente utilizzato per gas e liquidi, perché nei gas e nei liquidi, le particelle si muovono rapidamente e si mescolano attivamente. Maggiore è la concentrazione delle sostanze reagenti (liquidi, gas), maggiore è il numero di collisioni efficaci e maggiore è la velocità della reazione chimica.

Basato su un gran numero di esperimenti condotti nel 1867 dagli scienziati norvegesi P. Guldenberg e P. Waage e, indipendentemente da loro, nel 1865 dallo scienziato russo N.I. Beketov derivò la legge fondamentale della cinetica chimica, stabilendo la dipendenza della velocità di una reazione chimica dalla concentrazione dei reagenti:

La velocità di una reazione chimica è direttamente proporzionale al prodotto delle concentrazioni delle sostanze reagenti in potenze pari ai loro coefficienti nell'equazione della reazione chimica.

Per una reazione chimica della forma: aA + bB = cC + dD la legge dell'azione di massa è scritta come segue:

dove v è la velocità della reazione chimica,

CIRCA E CB — concentrazioni delle sostanze A e B, rispettivamente, mol/l

K – coefficiente di proporzionalità, costante di velocità di reazione.

Per esempio, per la reazione di formazione dell'ammoniaca:

N2 + 3H2 ↔ 2NH3

La legge dell’azione di massa è questa:

La costante di velocità di reazione mostra a quale velocità reagiranno le sostanze se la loro concentrazione è 1 mol/l, o il loro prodotto è uguale a 1. La costante di velocità di una reazione chimica dipende dalla temperatura e non dipende dalla concentrazione delle sostanze reagenti.

La legge dell'azione di massa non tiene conto delle concentrazioni di solidi, perché Reagiscono, di regola, sulla superficie e il numero di particelle reagenti per unità di superficie non cambia.

Nella maggior parte dei casi, una reazione chimica consiste in diversi semplici passaggi, nel qual caso l'equazione di una reazione chimica mostra solo l'equazione riassuntiva o finale dei processi che si verificano. In questo caso, la velocità di una reazione chimica dipende in modo complesso (o non dipende) dalla concentrazione dei reagenti, degli intermedi o del catalizzatore, pertanto la forma esatta dell'equazione cinetica viene determinata sperimentalmente o in base all'analisi della meccanismo di reazione proposto. Tipicamente, la velocità di una reazione chimica complessa è determinata dalla velocità della sua fase più lenta ( fase limitante).

3. Pressione. Per i gas, la concentrazione dipende direttamente da pressione. All’aumentare della pressione aumenta la concentrazione dei gas. L'espressione matematica di questa dipendenza (per un gas ideale) è l'equazione di Mendeleev-Clapeyron:

pV = νRT

Quindi, se tra i reagenti c'è una sostanza gassosa, allora quando Quando la pressione aumenta, la velocità di una reazione chimica aumenta; quando la pressione diminuisce, diminuisce. .

Per esempio. Come cambierà la velocità di reazione della fusione della calce con l'ossido di silicio:

CaCO3 + SiO2 ↔ CaSiO3 + CO2

quando aumenta la pressione?

La risposta corretta sarebbe: niente affatto, perché... non ci sono gas tra i reagenti e il carbonato di calcio è un sale solido, insolubile in acqua, l'ossido di silicio è un solido. Il gas prodotto sarà l'anidride carbonica. Ma i prodotti non influenzano la velocità della reazione diretta.

Un altro modo per aumentare la velocità di una reazione chimica è dirigerla lungo un percorso diverso, sostituendo l'interazione diretta, ad esempio, delle sostanze A e B con una serie di reazioni sequenziali con una terza sostanza K, che richiedono molta meno energia ( hanno una barriera energetica di attivazione inferiore) e si verificano in determinate condizioni più velocemente della reazione diretta. Questa terza sostanza si chiama catalizzatore .

- queste sono sostanze chimiche che partecipano a una reazione chimica, cambiandone la velocità e la direzione, ma non consumabile durante la reazione (al termine della reazione non cambiano né in quantità né in composizione). Un meccanismo approssimativo per il funzionamento di un catalizzatore per una reazione di tipo A + B può essere scelto come segue:

A+K=AK

AK + B = AB + K

Viene chiamato il processo di modifica della velocità di reazione quando si interagisce con un catalizzatore catalisi. I catalizzatori sono ampiamente utilizzati nell'industria quando è necessario aumentare la velocità di una reazione o indirizzarla lungo un percorso specifico.

In base allo stato di fase del catalizzatore si distinguono catalisi omogenea ed eterogenea.

Catalisi omogenea – questo è quando i reagenti e il catalizzatore sono nella stessa fase (gas, soluzione). Tipici catalizzatori omogenei sono acidi e basi. ammine organiche, ecc.

Catalisi eterogenea - questo è quando i reagenti e il catalizzatore si trovano in fasi diverse. Di norma, i catalizzatori eterogenei sono sostanze solide. Perché l'interazione in tali catalizzatori avviene solo sulla superficie della sostanza; un requisito importante per i catalizzatori è un'ampia superficie. I catalizzatori eterogenei sono caratterizzati da un'elevata porosità, che aumenta la superficie del catalizzatore. Pertanto, la superficie totale di alcuni catalizzatori raggiunge talvolta i 500 metri quadrati per 1 g di catalizzatore. L'ampia area e la porosità garantiscono un'interazione efficace con i reagenti. I catalizzatori eterogenei includono metalli, zeoliti - minerali cristallini del gruppo alluminosilicato (composti di silicio e alluminio) e altri.

Esempio catalisi eterogenea – sintesi dell'ammoniaca:

N2 + 3H2 ↔ 2NH3

Come catalizzatore viene utilizzato ferro poroso con impurità Al 2 O 3 e K 2 O.

Il catalizzatore stesso non si consuma durante la reazione chimica, ma altre sostanze si accumulano sulla superficie del catalizzatore, legando i centri attivi del catalizzatore e bloccandone il funzionamento ( veleni catalitici). Devono essere rimossi regolarmente rigenerando il catalizzatore.

Nelle reazioni biochimiche, i catalizzatori sono molto efficaci - enzimi. I catalizzatori enzimatici agiscono in modo altamente efficiente e selettivo, con una selettività del 100%. Sfortunatamente, gli enzimi sono molto sensibili all'aumento della temperatura, all'acidità dell'ambiente e ad altri fattori, quindi esistono una serie di limitazioni per l'implementazione di processi con catalisi enzimatica su scala industriale.

I catalizzatori non devono essere confusi con iniziatori processo e inibitori. Per esempio, l'irradiazione ultravioletta è necessaria per avviare la reazione radicale della clorazione del metano. Questo non è un catalizzatore. Alcune reazioni radicaliche sono avviate dai radicali perossido. Anche questi non sono catalizzatori.

Inibitori- Queste sono sostanze che rallentano una reazione chimica. Gli inibitori possono essere consumati e partecipare a una reazione chimica. In questo caso gli inibitori non sono catalizzatori, anzi. In linea di principio la catalisi inversa è impossibile: la reazione cercherà comunque di seguire il percorso più veloce.

5. Area di contatto delle sostanze reagenti. Per le reazioni eterogenee, un modo per aumentare il numero di collisioni efficaci è aumentare area della superficie di reazione . Maggiore è la superficie di contatto delle fasi reagenti, maggiore è la velocità della reazione chimica eterogenea. Lo zinco in polvere si dissolve molto più velocemente nell'acido rispetto allo zinco granulare della stessa massa.

Nell'industria, per aumentare la superficie di contatto delle sostanze reagenti, utilizzano metodo del letto fluido. Per esempio, nella produzione di acido solforico mediante il metodo dell'ebollizione dell'asino, vengono cotte le piriti.

6. Natura dei reagenti . La velocità delle reazioni chimiche, a parità di altre condizioni, è influenzata anche dalle proprietà chimiche, ad es. natura delle sostanze reagenti. Le sostanze meno attive avranno una barriera di attivazione più elevata e reagiranno più lentamente rispetto alle sostanze più attive. Le sostanze più attive hanno un'energia di attivazione inferiore ed entrano nelle reazioni chimiche molto più facilmente e più spesso.

A basse energie di attivazione (meno di 40 kJ/mol), la reazione avviene molto rapidamente e facilmente. Una parte significativa delle collisioni tra particelle termina con una trasformazione chimica. Ad esempio, le reazioni di scambio ionico si verificano molto rapidamente in condizioni normali.

Ad energie di attivazione elevate (più di 120 kJ/mol), solo un piccolo numero di collisioni provoca una trasformazione chimica. La velocità di tali reazioni è trascurabile. Ad esempio, l'azoto praticamente non interagisce con l'ossigeno in condizioni normali.

A energie di attivazione medie (da 40 a 120 kJ/mol), la velocità di reazione sarà media. Tali reazioni si verificano anche in condizioni normali, ma non molto rapidamente, quindi possono essere osservate ad occhio nudo. Tali reazioni includono l'interazione del sodio con l'acqua, l'interazione del ferro con l'acido cloridrico, ecc.

Le sostanze che sono stabili in condizioni normali hanno solitamente energie di attivazione elevate.

Nella vita incontriamo diverse reazioni chimiche. Alcuni di essi, come la ruggine del ferro, possono durare diversi anni. Altri, come la fermentazione dello zucchero in alcol, richiedono diverse settimane. La legna da ardere in una stufa brucia in un paio d'ore e la benzina in un motore brucia in una frazione di secondo.

Per ridurre i costi delle attrezzature, gli impianti chimici aumentano la velocità delle reazioni. E alcuni processi, ad esempio il deterioramento degli alimenti e la corrosione dei metalli, devono essere rallentati.

Velocità di reazione chimica può essere espresso come variazione della quantità di materia (n, modulo) per unità di tempo (t) - confronta la velocità di un corpo in movimento in fisica come variazione delle coordinate per unità di tempo: υ = Δx/Δt. Affinché la velocità non dipenda dal volume del recipiente in cui avviene la reazione, dividiamo l'espressione per il volume delle sostanze reagenti (v), ad es. otteniamo variazione della quantità di una sostanza per unità di tempo per unità di volume, o variazione della concentrazione di una delle sostanze nell'unità di tempo:

n2 − n1Δn
υ = –––––––––– = –––––––– = Δс/Δt (1)
(t2 − t1) vΔt v

dove c = n/v è la concentrazione della sostanza,

Δ (leggi "delta") è una designazione generalmente accettata per una variazione di valore.

Se le sostanze hanno coefficienti diversi nell'equazione, la velocità di reazione per ciascuna di esse calcolata utilizzando questa formula sarà diversa. Ad esempio, 2 moli di anidride solforosa reagiscono completamente con 1 mole di ossigeno in 10 secondi in 1 litro:

2SO2 + O2 = 2SO3

Il tasso di ossigeno sarà: υ = 1: (10 1) = 0,1 mol/l·s

Velocità per l'anidride solforosa: υ = 2: (10 1) = 0,2 mol/l·s- non è necessario memorizzarlo e dirlo durante l'esame, l'esempio è fornito per non confondersi se si pone questa domanda.

La velocità delle reazioni eterogenee (che coinvolgono i solidi) è spesso espressa per unità di superficie delle superfici a contatto:

Δn
υ = –––––– (2)
Δt S

Le reazioni si dicono eterogenee quando i reagenti si trovano in fasi diverse:

un solido con un altro solido, liquido o gas,
due liquidi immiscibili
liquido con gas.

Reazioni omogenee si verificano tra le sostanze in una fase:

tra liquidi ben miscelati,
gas,
sostanze in soluzioni.

Condizioni che influenzano la velocità delle reazioni chimiche

1) La velocità di reazione dipende da natura dei reagenti. In poche parole, sostanze diverse reagiscono a velocità diverse. Ad esempio, lo zinco reagisce violentemente con l'acido cloridrico, mentre il ferro reagisce piuttosto lentamente.

2) Maggiore è la velocità di reazione, più veloce è concentrazione sostanze. Lo zinco reagirà molto più a lungo con un acido altamente diluito.

3) La velocità di reazione aumenta notevolmente con l'aumentare temperatura. Ad esempio, affinché il combustibile bruci, è necessario accenderlo, cioè aumentare la temperatura. Per molte reazioni, un aumento di 10°C della temperatura è accompagnato da un aumento della velocità da 2 a 4 volte.

4) Velocità eterogeneo le reazioni aumentano con l'aumentare superfici delle sostanze reagenti. I solidi vengono solitamente macinati per questo scopo. Ad esempio, affinché le polveri di ferro e zolfo possano reagire quando riscaldate, il ferro deve presentarsi sotto forma di segatura fine.

Tieni presente che in questo caso la formula (1) è implicita! La formula (2) esprime la velocità per unità di superficie, quindi non può dipendere dall'area.

5) La velocità della reazione dipende dalla presenza di catalizzatori o inibitori.

Catalizzatori- sostanze che accelerano le reazioni chimiche, ma non vengono consumate. Un esempio è la rapida decomposizione del perossido di idrogeno con l'aggiunta di un catalizzatore: ossido di manganese (IV):

2H2O2 = 2H2O + O2

L'ossido di manganese (IV) rimane sul fondo e può essere riutilizzato.

Inibitori- sostanze che rallentano la reazione. Ad esempio, gli inibitori della corrosione vengono aggiunti a un sistema di riscaldamento dell’acqua per prolungare la durata dei tubi e delle batterie. Nelle automobili, gli inibitori della corrosione vengono aggiunti al liquido dei freni e al liquido di raffreddamento.

Qualche altro esempio.

La velocità di una reazione chimica è intesa come la variazione della concentrazione di una delle sostanze reagenti per unità di tempo con un volume costante del sistema.

Tipicamente, la concentrazione è espressa in mol/l e il tempo in secondi o minuti. Se, ad esempio, la concentrazione iniziale di uno dei reagenti era 1 mol/l, e dopo 4 s dall'inizio della reazione diventava 0,6 mol/l, allora la velocità media di reazione sarà pari a (1-0,6) /4=0,1 mol/(l*s).

La velocità media di reazione è calcolata dalla formula:

La velocità di una reazione chimica dipende da:

La natura delle sostanze reagenti.

Le sostanze con un legame polare nelle soluzioni interagiscono più velocemente, ciò è spiegato dal fatto che tali sostanze formano ioni in soluzioni che interagiscono facilmente tra loro.

Le sostanze con legami covalenti non polari e poco polari reagiscono a velocità diverse, ciò dipende dalla loro attività chimica.

H 2 + F 2 = 2HF (va molto rapidamente con un'esplosione a temperatura ambiente)

H 2 + Br 2 = 2HBr (va lentamente, anche se riscaldato)

Valori di contatto superficiale delle sostanze reagenti (per eterogenei)

Concentrazioni dei reagenti

La velocità di reazione è direttamente proporzionale al prodotto della concentrazione dei reagenti elevata alla potenza dei loro coefficienti stechiometrici.

Temperature

La dipendenza della velocità di reazione dalla temperatura è determinata dalla regola di Van't Hoff:

con un aumento della temperatura ogni 10 0 la velocità della maggior parte delle reazioni aumenta di 2-4 volte.

Presenza di catalizzatore

I catalizzatori sono sostanze che modificano la velocità delle reazioni chimiche.

Viene chiamato il fenomeno di una variazione della velocità di reazione in presenza di un catalizzatore catalisi.

Pressione

All'aumentare della pressione, aumenta la velocità di reazione (per omogenei)

Domanda n. 26. Legge dell'azione di massa. Tasso costante. Energia di attivazione.

Legge dell'azione di massa.

la velocità con cui le sostanze reagiscono tra loro dipende dalla loro concentrazione

Tasso costante.

coefficiente di proporzionalità nell'equazione cinetica di una reazione chimica, che esprime la dipendenza della velocità di reazione dalla concentrazione

La costante di velocità dipende dalla natura dei reagenti e dalla temperatura, ma non dipende dalla loro concentrazione.

Energia di attivazione.

energia che deve essere impartita alle molecole (particelle) di sostanze reagenti per trasformarle in attive

L'energia di attivazione dipende dalla natura dei reagenti e cambia in presenza di un catalizzatore.

Aumentando la concentrazione aumenta il numero totale di molecole e, di conseguenza, di particelle attive.

Domanda n. 27. Reazioni reversibili e irreversibili. Equilibrio chimico, costante di equilibrio. Principio di Le Chatelier.

Le reazioni che procedono in una sola direzione e terminano con la completa trasformazione delle sostanze di partenza in quelle finali sono dette irreversibili.

Le reazioni reversibili sono quelle che si verificano contemporaneamente in due direzioni reciprocamente opposte.

Nelle equazioni delle reazioni reversibili, tra il lato sinistro e quello destro sono posizionate due frecce che puntano in direzioni opposte. Un esempio di tale reazione è la sintesi dell'ammoniaca da idrogeno e azoto:

3H2 + N2 = 2NH3

Le reazioni irreversibili sono quelle reazioni che si verificano:

I prodotti risultanti precipitano o vengono rilasciati come gas, ad esempio:

BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl

Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O

Formazione dell'acqua:

HCl + NaOH = H2O + NaCl

Le reazioni reversibili non raggiungono il completamento e finiscono con l'instaurazione equilibrio chimico.

L'equilibrio chimico è uno stato di un sistema di sostanze reagenti in cui le velocità delle reazioni dirette e inverse sono uguali.

Lo stato di equilibrio chimico è influenzato dalla concentrazione delle sostanze reagenti, dalla temperatura e, per i gas, dalla pressione. Quando uno di questi parametri cambia, l’equilibrio chimico viene interrotto.

Equilibrio costante.

Il parametro più importante che caratterizza una reazione chimica reversibile è la costante di equilibrio K. Se scriviamo per la reazione reversibile considerata A + D C + D la condizione per l'uguaglianza delle velocità delle reazioni dirette e inverse nello stato di equilibrio - k1[ A]uguale[B]uguale = k2[C]uguale[ D]uguale, da cui [C]uguale[D]uguale/[A]uguale[B]uguale = k1/k2 = K, allora il valore di K si chiama la costante di equilibrio della reazione chimica.

Quindi, all'equilibrio, il rapporto tra la concentrazione dei prodotti di reazione e il prodotto della concentrazione dei reagenti è costante se la temperatura è costante (le costanti di velocità k1 e k2 e, quindi, la costante di equilibrio K dipendono dalla temperatura, ma non dipendono dalla concentrazione dei reagenti). Se più molecole di sostanze di partenza partecipano ad una reazione e si formano più molecole di uno o più prodotti, le concentrazioni delle sostanze nell'espressione della costante di equilibrio vengono elevate alle potenze corrispondenti ai loro coefficienti stechiometrici. Quindi per la reazione 3H2 + N2 2NH3 l'espressione per la costante di equilibrio è scritta come K = 2 uguale/3 uguale. Il metodo descritto per derivare la costante di equilibrio, basato sulla velocità delle reazioni dirette e inverse, non può essere utilizzato nel caso generale, poiché per reazioni complesse la dipendenza della velocità dalla concentrazione di solito non è espressa da una semplice equazione o è generalmente sconosciuto. Tuttavia, in termodinamica è dimostrato che la formula finale per la costante di equilibrio è corretta.

Per i composti gassosi, quando si scrive la costante di equilibrio è possibile utilizzare la pressione al posto delle concentrazioni; Ovviamente, il valore numerico della costante può cambiare se il numero di molecole gassose sul lato destro e sinistro dell'equazione non è lo stesso.

Pincip Le Châtelier.

Se ad un sistema in equilibrio viene applicata una qualsiasi influenza esterna, l’equilibrio si sposta verso la reazione che contrasta questa influenza.

L’equilibrio chimico è influenzato da:

Cambiamento di temperatura. All’aumentare della temperatura l’equilibrio si sposta verso la reazione endotermica. Al diminuire della temperatura l’equilibrio si sposta verso la reazione esotermica.

Cambiamento di pressione. All’aumentare della pressione, l’equilibrio si sposta verso una diminuzione del numero di molecole. Al diminuire della pressione l’equilibrio si sposta verso un aumento del numero di molecole.

Velocità di reazione chimica

Velocità di reazione chimica- variazione della quantità di una delle sostanze reagenti per unità di tempo in un'unità di spazio di reazione. È un concetto chiave nella cinetica chimica. La velocità di una reazione chimica è sempre un valore positivo, quindi, se è determinata dalla sostanza iniziale (la cui concentrazione diminuisce durante la reazione), il valore risultante viene moltiplicato per −1.

Ad esempio per la reazione:

l'espressione per la velocità sarà simile a questa:

. La velocità di una reazione chimica in un dato istante è proporzionale alla concentrazione dei reagenti elevata a potenze pari ai loro coefficienti stechiometrici.

Per le reazioni elementari l'esponente della concentrazione di ciascuna sostanza è spesso uguale al suo coefficiente stechiometrico; per le reazioni complesse questa regola non viene rispettata; Oltre alla concentrazione, i seguenti fattori influenzano la velocità di una reazione chimica:

la natura dei reagenti,
la presenza di un catalizzatore,
temperatura (regola di Van non Hoff),
pressione,
area superficiale delle sostanze reagenti.

Se consideriamo la reazione chimica più semplice A + B → C, lo noteremo immediato La velocità di una reazione chimica non è costante.

Letteratura

Kubasov A. A. Cinetica chimica e catalisi.
Prigozhin I., Defey R. Termodinamica chimica. Novosibirsk: Nauka, 1966. 510 p.
Yablonsky G.S., Bykov V.I., Gorban A.N., Modelli cinetici di reazioni catalitiche, Novosibirsk: Nauka (Dipartimento Sib.), 1983. - 255 p.

Fondazione Wikimedia. 2010.

Scopri cos'è la "velocità di una reazione chimica" in altri dizionari:

Concetti di base della cinetica chimica. Per reazioni omogenee semplici, la velocità di una reazione chimica viene misurata dalla variazione del numero di moli della sostanza reagita (a volume costante del sistema) o dalla variazione della concentrazione di una qualsiasi delle sostanze di partenza... Grande dizionario enciclopedico

VELOCITÀ DELLA REAZIONE CHIMICA- i concetti base della chimica. cinetica, che esprime il rapporto tra la quantità di sostanza reagita (in moli) e il periodo di tempo durante il quale si è verificata l'interazione. Poiché le concentrazioni dei reagenti cambiano durante l'interazione, la velocità è solitamente... Grande Enciclopedia del Politecnico

velocità della reazione chimica- una quantità che caratterizza l'intensità di una reazione chimica. La velocità di formazione di un prodotto di reazione è la quantità di questo prodotto come risultato di una reazione per unità di tempo per unità di volume (se la reazione è omogenea) o per... ...

Una quantità che caratterizza l'intensità di una reazione chimica (vedi Reazioni chimiche). La velocità di formazione di un prodotto di reazione è la quantità di questo prodotto risultante da una reazione per unità di tempo per unità di volume (se... ...

Di base concetto di chimica cinetica. Per semplici reazioni omogenee di S. x. R. misurato dalla variazione del numero di moli reagite in va (a volume costante del sistema) o dalla variazione della concentrazione di uno qualsiasi dei va iniziali o dei prodotti di reazione (se il volume del sistema...

Per reazioni complesse costituite da più fasi (reazioni semplici o elementari), un meccanismo è un insieme di fasi, a seguito delle quali i materiali di partenza vengono convertiti in prodotti. Le molecole possono fungere da intermediari in queste reazioni... ... Scienze naturali. Dizionario enciclopedico

- (Ing. reazione di sostituzione nucleofila) reazioni di sostituzione in cui l'attacco viene effettuato da un reagente nucleofilo che trasporta una coppia di elettroni solitari. Il gruppo uscente nelle reazioni di sostituzione nucleofila è chiamato nucleofugo. Tutto...Wikipedia

Trasformazione di alcune sostanze in altre, diverse da quelle originarie per composizione chimica o struttura. Il numero totale di atomi di ciascun dato elemento, nonché gli stessi elementi chimici che compongono le sostanze, rimangono in R. x. invariato; questo R.x... Grande Enciclopedia Sovietica

velocità di disegno- velocità lineare del movimento del metallo all'uscita dallo stampo, m/s. Nelle moderne trafilatrici la velocità di trafilatura raggiunge i 50–80 m/s. Tuttavia, anche quando si trafila il filo, la velocità, di regola, non supera i 30–40 m/s. A… … Dizionario Enciclopedico di Metallurgia

Come ogni processo, le reazioni chimiche si verificano nel tempo e sono quindi caratterizzate dall'una o dall'altra velocità.

La branca della chimica che studia la velocità delle reazioni chimiche e il meccanismo con cui si verificano, chiamato cinetica chimica. La cinetica chimica opera con i concetti di “fase” e “sistema”. Fase – è una parte di un sistema separata dalle altre parti da un'interfaccia.

I sistemi possono essere omogenei ed eterogenei. Sistemi omogenei consiste in monofase. Ad esempio, aria o qualsiasi miscela di gas, soluzione salina. Sistemi eterogenei consiste in due o più fasi. Ad esempio, acqua liquida – ghiaccio – vapore, soluzione salina + sedimento.

Reazioni che avvengono in un sistema omogeneo, sono chiamati omogeneo. Ad esempio, N 2 (g) + 3H 2 (g) = 2NH 3 (g). Scorrono ovunque. Reazioni che avvengono in un sistema eterogeneo, sono chiamati eterogeneo. Ad esempio, C (k) + O 2 (g) = CO 2 (g). Fluiscono all'interfaccia di fase.

Velocità di reazione chimica determinato la quantità di sostanza che reagisce o si forma durante una reazione per unità di tempo per unità di volume(per reazione omogenea) o per interfaccia unità(per un sistema eterogeneo).

La velocità di reazione dipende dalla natura dei reagenti, dalla loro concentrazione, dalla temperatura e dalla presenza di catalizzatori.

1. La natura delle sostanze reagenti.

Le reazioni procedono nella direzione della distruzione dei legami meno forti e della formazione di sostanze con legami più forti. Pertanto, la rottura dei legami nelle molecole di H 2 e N 2 richiede energie elevate; tali molecole sono leggermente reattive. La rottura dei legami in molecole altamente polari (HCl, H 2 O) richiede meno energia e la velocità di reazione è molto più elevata. Le reazioni tra gli ioni nelle soluzioni elettrolitiche si verificano quasi istantaneamente.

2. Concentrazione.

All'aumentare della concentrazione, le collisioni di molecole di sostanze reagenti si verificano più spesso: la velocità di reazione aumenta.

Viene espressa la dipendenza della velocità di una reazione chimica dalla concentrazione dei reagenti legge dell'azione di massa (LMA): a temperatura costante, la velocità di una reazione chimica è direttamente proporzionale al prodotto delle concentrazioni delle sostanze reagenti.

In generale, per omogeneo reazioni

nA (g) + mB (g) = pAB (g)

la dipendenza dalla velocità di reazione è espressa dall'equazione:

dove CA e C B sono le concentrazioni delle sostanze reagenti, mol/l; k è la costante della velocità di reazione. Per una reazione specifica 2NO (g) + O 2 (g) = 2NO 2 (g), l'espressione matematica per ZDM è:

υ = k∙∙

La costante di velocità di reazione k dipende dalla natura dei reagenti, dalla temperatura e dal catalizzatore, ma non dipende dalle concentrazioni dei reagenti. Il significato fisico della costante di velocità è che è uguale alla velocità di reazione alle concentrazioni unitarie dei reagenti.

Per eterogeneo reazioni (quando le sostanze si trovano in diversi stati di aggregazione), la velocità di reazione dipende solo dalla concentrazione di gas o sostanze disciolte e la concentrazione della fase solida non è inclusa nell'espressione matematica dell'EDM:

nA (k) + mB (g) = pAB (g)

Ad esempio, la velocità di combustione del carbonio nell'ossigeno è proporzionale solo alla concentrazione di ossigeno:

C (k) + O 2 (g) = CO 2 (k)

3. Temperatura.

All'aumentare della temperatura, aumenta la velocità di movimento delle molecole, il che a sua volta porta ad un aumento del numero di collisioni tra loro. Perché avvenga una reazione, le molecole che si scontrano devono avere un certo eccesso di energia. L'energia in eccesso che le molecole devono avere prima della collisione può portare alla formazione di una nuova sostanza, chiamato energia di attivazione. Energia di attivazione ( E a) sono espressi in kJ/mol. Il suo valore dipende dalla natura delle sostanze reagenti, vale a dire Ogni reazione ha la propria energia di attivazione. Molecole con energia di attivazione, chiamato attivo. Aumentando la temperatura aumenta il numero di molecole attive e quindi aumenta la velocità della reazione chimica.

Viene espressa la dipendenza della velocità di una reazione chimica dalla temperatura non la regola di Hoff: per ogni aumento di 10 °C della temperatura, la velocità di reazione aumenta di 2-4 volte.

dove υ 2 e υ 1 sono le velocità di reazione alle temperature t 2 e t 1,

γ è il coefficiente di temperatura della velocità di reazione, che mostra quante volte la velocità di reazione aumenta quando la temperatura aumenta di 10 0 C.

4. Superficie di contatto delle sostanze reagenti.

Per i sistemi eterogenei, maggiore è la superficie di contatto, più rapida è la reazione. La superficie dei solidi può essere aumentata macinandoli e per le sostanze solubili sciogliendole.

5. Catalizzatori.

Sostanze che partecipano alle reazioni e ne aumentano la velocità, rimanendo invariate alla fine della reazione, sono chiamati catalizzatori. Viene chiamata la variazione della velocità di reazione sotto l'influenza dei catalizzatori catalisi. Ci sono catalisi omogeneo E eterogeneo.

A omogeneo Questi includono processi in cui il catalizzatore si trova nello stesso stato di aggregazione dei reagenti.

2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g)

L'azione di un catalizzatore omogeneo è quella di formare composti attivi intermedi più o meno forti, dai quali viene poi completamente rigenerato.

A eterogeneo La catalisi si riferisce a processi in cui il catalizzatore e i reagenti si trovano in diversi stati di aggregazione e la reazione avviene sulla superficie del catalizzatore.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Il meccanismo d'azione dei catalizzatori eterogenei è più complesso di quelli omogenei. Un ruolo significativo in questi processi è svolto dai fenomeni di assorbimento di sostanze gassose e liquide sulla superficie di una sostanza solida: il fenomeno dell'adsorbimento. Come risultato dell'adsorbimento, la concentrazione dei reagenti aumenta, la loro attività chimica aumenta, il che porta ad un aumento della velocità di reazione.