Молекулярность реакции

Молекулярность реакции определяется числом молекул, одновременно сталкивающихся и приводящих к химическим превращениям. Взаимодействия подобного рода носят название элементарного акта химического превращения. Как видно, молекулярность реакции, в отличие от порядка, имеет вполне определенный физический смысл. Например, реакция: I₂=2I – мономолекулярная, так как в основе ее лежит распад исходного вещества; реакция H₂+I₂=2HI – бимолекулярная. Реакция 2NO+H₂=N₂O+H₂O является примером тримолекулярной реакции. Молекулярность более высокого порядка не встречается, так как одновременное столкновение четырех частиц почти невероятно.

В случае сложных реакций, протекающих в несколько стадий, нет смысла говорить о молекулярности реакции в целом, так как это понятие применимо только к отдельным стадиям, представляющим элементарные химические акты.

Следует еще раз подчеркнуть, что молекулярность и порядок реакции – разные понятия. Численные их значения могут совпадать лишь в элементарных актах химических превращений. В общем случае они не совпадают.

Итак, различие понятий «порядок» и «молекулярность реакции» можно свести к следующему:1) молекулярность реакции имеет вполне определенный физический смысл, а порядок реакции – величина формальная; 2) порядок может принимать любые значения: целые, дробные и даже отрицательные, численные значения молекулярности ограничены лишь тремя цифрами – 1,2,3; 3) понятие «порядок реакции» можно использовать для любых реакций (как сложных, так и простых), понятие «молекулярность» применимо только к элементарным актам химических превращений.

Количественные соотношения между скоростью реакции и концентрациями реагентов Реакции первого порядка

В реакции первого порядка скорость пропорциональна концентрации одного реагента. Для них:

V= =КC (10)

После интегрирования уравнения (10) методом разделения переменных получаем уравнение для константы скорости реакции первого порядка:

k = (11)

Заменив натуральные логарифмы на десятичные уравнение (11) принимает следующий вид:

k = , (12)

где: t – время реакции. С₀ – исходная концентрация, С – концентрация вещества, не прореагировавшего ко времени t (равновесная концентрация).

Особенностью реакции первого порядка является то, что равным промежуткам времени отвечают равные доли прореагировавшего вещества. Время t нужное для того, чтобы прореагировала половина С₀, называется периодом полупревращения. Подставляя в уравнение (12) значение t_1/2 = t и С = , имеем:

t_1/2 = , (13)

т.е. для реакций первого порядка период полупревращения t_1/2 (время прохождения реакции на 50%) не зависит от начальной концентрации и служит характеристикой скорости таких реакций.

Выражение скорости для реакций второго порядка имеет вид:

V = =kC₁C₂ (14)

или

V = =kC² (15)

После математических преобразований получаем уравнение константы скорости для реакций второго порядка:

k = (16)

Период полупревращения для реакций второго порядка не остается постоянным, а обратно пропорциональен начальной концентрации:

t_1/2 = (17)