Reakční rychlost v chemii: definice a její závislost na různých faktorech

Reakční rychlost je hodnota, která indikuje změnu koncentrace reakčních složek po určitou dobu. Aby bylo možné odhadnout jeho velikost, je třeba změnit výchozí podmínky procesu.

Homogenní interakce

Rychlost reakce mezi určitými sloučeninami ve stejné agregované formě závisí na objemu odebraných látek. Z matematického hlediska můžeme vyjádřit vztah mezi rychlostí homogenního procesu a změnou koncentrace na jednotku času.

Příkladem takové interakce je oxidace oxidu dusnatého (2) na oxid dusnatý (4).

Heterogenní procesy

Rychlost reakce pro počáteční látky v různých agregovaných stavech je charakterizována množstvím molů počátečních činidel na jednotku plochy za jednotku času.

Heterogenní interakce jsou charakteristické pro systémy, které mají jiný souhrnný stav.

Pro shrnutí lze konstatovat, že reakční rychlost ukazuje změny v počtu počátečních mol reakčního činidla (reakčních produktů) po dobu do jednotky rozhraní nebo na jednotku objemu.

Koncentrace

Uvažujme o základních faktorech ovlivňujících rychlost reakce. Začněme soustředěním. Taková závislost je vyjádřena zákonem hereckých mas. Mezi koncentrací produktů, interaguje přijata ve stupni stereochemických faktorů a rychlosti reakce, je přímo úměrný vztah.

Zvažte rovnici aA + bB = cC + dA, kde A, B, C, D - jsou kapaliny nebo plyny. Pro výše uvedený proces lze kinetickou rovnici psát s ohledem na koeficient proporcionality, který pro každou interakci má svůj vlastní význam.

Jako hlavní důvod růstu lze zaznamenat nárůst počtu kolizí reagujících částic na jednotku objemu.

Teplota

Zvažme vliv teploty na reakční rychlost. Procesy, které se vyskytují v homogenních systémech, jsou možné pouze tehdy, když se částice srazí. Ne všechny srážky však vedou k tvorbě reakčních produktů. Pouze v případě, že částice zvyšují energii. Po zahřívání reakční činidla pozorováno zvýšení kinetické energie částic, zvýšení počtu aktivních molekul, takže dochází ke zvýšení rychlosti reakce. Komunikace mezi indikátorem teploty a rychlosti procesu je dána van`t pravidlem Hoff: každé zvýšení teploty o 10 ° C vede ke zvýšení míry 2-4 krát.

Katalyzátor

Vzhledem k faktorům ovlivňujícím rychlost reakce se věnujeme látkám, které mohou zvýšit rychlost procesu, tj. Na katalyzátory. V závislosti na agregovaném stavu katalyzátoru a reakčních složek se rozlišuje několik typů katalýzy:

• homogenní formu, ve které činidla a katalyzátor mají jeden agregovaný stav;
• heterogenní formu, když jsou reaktanty a katalyzátor ve stejné fázi.

Jako příklady látek, které urychlují interakce, lze rozlišit nikl, platinu, rhodium, paladium.

Inhibitory uvádějí látky, které zpomalují reakci.

Oblast kontaktu

Na čem závisí reakční rychlost? Chemie je rozdělena do několika sekcí, z nichž každá se zabývá určitými procesy a jevy. V průběhu fyzikální chemie se zvažuje vztah mezi oblastí styku a rychlostí procesu.

Aby se zvětšila kontaktní plocha činidel, jsou rozdrceny na určitou velikost. Nejrychlejší interakce probíhá v řešeních, proto je ve vodním prostředí prováděno mnoho reakcí.

Při mletí pevných látek je třeba dodržet opatření. Například konverze pyritu (železa sodný) v prachu v peci dochází k jeho částic, spékání, což nepříznivě ovlivňuje průtok oxidace této sloučeniny, výtěžek oxidu siřičitého se snižuje.

Reagencie

Pokusme se pochopit, jak stanovit reakční rychlost v závislosti na tom, které reagencie vstupují do interakce? Například aktivní kovy umístěné v elektrochemickém sérii Beketov na vodík jsou schopné interagovat s kyselými roztoky a ty, které jsou po H₂, nemáte tuto schopnost. Důvodem tohoto jevu je rozdílná chemická aktivita kovů.

Tlak

Jak je s touto hodnotou spojena reakční rychlost? Chemie je věda, která úzce souvisí s fyzikou, takže závislost je přímo úměrná, je regulována plynárenskými zákony. Existuje přímý vztah mezi množstvím. Abychom pochopili, jaké zákony určují míru chemické reakce, je třeba znát souhrnný stav a koncentraci činidel.

Typy rychlostí v chemii

Je povoleno přidělit okamžité a průměrné hodnoty. Průměrná míra chemické interakce je definována jako rozdíl v koncentracích reaktantů v časovém intervalu.

Získaná hodnota má zápornou hodnotu v případě, že koncentrace klesá, pozitivní hodnotu, když se koncentrace interakčních produktů zvyšuje.

Pravá (okamžitá) hodnota je takový poměr v určité časové jednotce.

V systému SI je rychlost chemický proces je vyjádřena v [molů × m^-3× s^-1].

Problémy v chemii

Podívejme se na několik příkladů problémů týkajících se definice rychlosti.

Příklad 1 Chlor a vodík se smísí v nádobě a směs se zahřívá. Po 5 sekundách koncentrace chlorovodíku dosáhla hodnoty 0,05 mol / dm³. Vypočítejte průměrnou rychlost tvorby chlorovodíku (mol / dm³ c).

Je nutné stanovit změnu koncentrace chlorovodíku po 5 sekundách po interakci, odečtením původní hodnoty z konečné koncentrace:

C (HC1) = c2-c1 = 0,05-0 = 0,05 mol / dm³.

Vypočtěte průměrnou rychlost tvorby chlorovodíku:

V = 0,05 / 5 = 0,010 mol / dm³ × s.

Příklad 2 V nádobě o objemu 3 dm³, nastane následující proces:

C₂H₂ + 2H₂= C₂H_6..

Počáteční hmotnost vodíku - 1 rok později dvě sekundy po zahájení interakce vodíku získaných hmotnostní hodnotu 0,4 výpočet průměrné rychlosti produkce ethanu (mol / dm³× s).

Hmotnost vodíku, která vstoupila do reakce, je definována jako rozdíl mezi výchozí hodnotou a konečným číslem. Je to 1 - 0,4 = 0,6 (g). Pro stanovení množství mólu vodíku je nutné ho rozdělit molární hmotností plynu: n = 0,6 / 2 = 0,3 mol. Podle rovnice 2 molů vodíku se vytvoří 1 mol ethanu, tudíž z 0,3 molů H₂ Získá se 0,15 mol ethanu.

Stanovte koncentraci vytvořeného uhlovodíku, získáme 0,05 mol / dm³. Dále můžeme vypočítat průměrnou rychlost jeho tvorby: = 0,025 mol / dm³ × s.

Závěr

Rychlost chemické reakce je ovlivněna různými faktory: charakter reagující látky (aktivační energie), jejich koncentrace, za přítomnosti katalyzátoru, stupni mletí, tlaku, typu záření.

Ve druhé polovině devatenáctého století profesora NN Beketov bylo navrženo, že existuje vztah mezi hmotností počátečních reakčních složek a dobu trvání procesu. Tato hypotéza byla potvrzena zákonem hereckých mas, založeným v roce 1867 norskými lékárnami: P. Vahe a K. Guldberg.

Studium mechanismu a rychlosti různých procesů se provádí fyzikální chemií. Nejjednodušší procesy, které se vyskytují v jednom stupni, se nazývají monomolekulární procesy. Komplexní interakce předpokládají několik elementárních po sobě jdoucích interakcí, proto je každá fáze zvažována samostatně.

Aby bylo možné počítat s maximálním výtěžkem reakčních produktů s minimálními náklady na energii, je důležité vzít v úvahu ty hlavní faktory, které ovlivňují průběh procesu.

Například k urychlení procesu rozkladu vody na jednoduché látky je zapotřebí katalyzátor, jehož úloha je prováděna oxidem manganu (4).

Veškeré nuance spojené s výběrem činidel, volbou optimálního tlaku a teploty, koncentrace činidel, se berou v úvahu při chemické kinetice.