25. Скорость химической реакции. Закон действующих масс. Константа скорости.

Количественно скорость реакции принято характеризовать изменением концентрации реагирующих веществ в единицу времени. Различают истинную и среднюю скорость.

Гомогенные реакции проходят сразу по всему объему, гетерогенные – на границе раздела фаз.

Закон действующих масс: при постоянной температуре скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.

, где k-константа скорости реакции. Выполняется для идеальных газов или бесконечно разбавленных растворов.

Константа скорости численно равна скорости, когда концентрации равны единице.

26. Молекулярность и порядок реакции.

С точки зрения числа частиц, участвующих в реакции, последние классифицируют по признаку молекулярности или порядка.

Молекулярность реакции определяется по числу молекул, одновременное соударение которых приводит к химическому взаимодействию. Различают одно-, двух- и трехмолекулярные реакции.

Одномолекулярная реакция: ,

Двухмолекулярная реакция:

Трехмолекулярная реакция:

Порядок реакции равен сумме показателей степеней у концентраций в уравнении, выражающем зависимость скорости реакций от концентраций реагирующих веществ.

Например реакция формально является трехмолекулярной, но идет в две стадии , одна из которых медленная и по сути определяет скорость реакции.

Реакция протекает в 2 стадии и является реакцией 2 порядка.

28. Зависимость скорости реакции от температуры. Правило Вант-Гоффа. Уравнение Аррениуса.

Согласно эмпирическому правилу Вант-Гоффа, повышение температуры на каждые приводит к увеличению скорости реакции в 2-4 раза.

- температурный коэффициент скорости реакции

Увеличение скорости нельзя объяснить увеличением скорости молекул, т.к. при увеличении температуры на 100 градусов скорость молекул увеличивается на 20%, а скорость реакции десятки тысяч раз.

Уравнение Аррениуса: или

Допущения Аррениуса:

Для реакции, протекающей при

Для реакций, протекающих при одной Т, но с разными Е_а и k_T

29. Энергия активации химической реакции. Аналитический и графический метод расчета.

Энергия, необходимая для перехода вещества в состояние активированного комплекса, называется энергией активации.

Графический метод: по опытным данным строят график зависимости от , если всё верно, получается прямая (типа\), тангенс угла наклона

Аналитический метод: положим, что в небольшом интервале Т энергия активации постоянна.

30. Скорость гетерогенной химической реакции.

Скорость гетерогенных процессов зависит от состояния и размера границы раздела фаз. Гетерогенные процессы многостадийны, помимо самой реакции идет ещё подвод-отвод веществ, скорость определяется наиболее медленной стадией.

Если определяющей стадией является сама реакция, то скорость описывается химической кинетикой, если (как чаще и бывает), определяющей является стадия подвода-отвода, то процесс описывается законами диффузии.

Температура влияет сильнее на кинетическую область, увеличение температуры на 10С увеличивает скорость в диффузионной области на 20%. При низких Т реакции идут в кинетической области, при высоких – в диффузионной.

1 закон диффузии: , -градиент концентрации.

Скорость диффузии , , где Е- энергия активации диффузионного процесса (5-20 кДж/моль). Энергия активации кинетической области 50-200 кДж/моль

2 закон диффузии выражает зависимость изменения концентрации в объеме одной из соприкасающихся фаз от времени

Если диффузия стационарна (меняется только с координатой), то

При , где δ – толщина диффузионного слоя (эфф путь диффузии)

Уравнение стационарной диффузии , где - коэфф массопередачи.