Факторы влияющие на скорость химической реакции

зависимость от различных факторов

Быстрые химические процессы: взрывы, ионные реакции в растворах, передача нервного импульса

суток
Неорганическая основа костных тканей за 4-7 лет

процессы, сопровождающие нас в повседневной жизни: коррозия металлов, хранение продуктов питания и т. д.
При производстве любого вещества от скорости реакции зависят:
Размеры аппаратуры
Количество вырабатываемого продукта

Что даёт знание скорости химической реакции

FeS(тв)

Идут на поверхности
раздела фаз
CaCO3(тв)↔CaO(тв) + CO2(г)
CO2(г)+С(тв) = 2СО(г)
4H2O(ж)+3Fe(тв)↔4H2(г)+Fe3O4(тв)

Классификация реакций по фазовому составу

в единице объёма

Отношение количества вещества к объёму – молярная концентрация.
Скорость гомогенной реакции определяется изменением концентрации одного из веществ в единицу времени

«+» - если скорость определяется по продукту реакции; «-» - если по исходному веществу

или образовавшегося в результате реакции за единицу времени на единице поверхности

Взаимодействие происходит только на поверхности раздела между веществами

S – площадь поверхности

при столкновении молекул реагирующих веществ, её скорость определяется количеством столкновений и их силой (энергией)

Давление

веществ с ионной и ковалентной полярной связью (неорганические вещества)
скорость меньше у веществ с ковалентной малополярной и неполярной связью (органические вещества)
υ(Zn + HCl = H2 + ZnCl2) > υ(Zn + CH3COOH = H2 + Zn(CH3COO)2
их строением
скорость больше у металлов, которые легче отдают электроны (с большим радиусом атома)
скорость больше у неметаллов, которые легче принимают электроны (с меньшим радиусом атома)
υ(2K + 2H2O = H2 + 2KOH) > υ(2Na + 2H2O = H2 + 2NaOH)

частиц реагирующих веществ в единице объёма, т.е. их молярным концентрациям.

Закон действующих масс:
Скорость элементарной химической реакции пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ, возведённых в степени равные их коэффициентам:

1867 г. К.Гульдберг и П.Вааге сформулировали закон действующих масс

К реакции приводит не каждое столкновение молекул реагентов, а только наиболее сильные столкновения. Лишь молекулы, обладающие избытком кинетической энергии, способны к химической реакции.
С.Аррениус рассчитал долю активных (т.е. приводящих к реакции) соударений реагирующих частиц , зависящую от температуры.

молекула - энергетически выгодное образование
химические вещества на энергетической диаграмме занимают положение в "ямках"
для превращения этих веществ в другие, им надо сообщить энергию, достаточную для того, чтобы они выбрались из "ямки", перевалили через "барьер" (энергию активации)

Температура

столкновений в секунду.
Например, среднее время между двумя соударениями в Н2 всего 5·10-9 с.
Если бы все столкновения приводили к реакции,
то любая реакция между газами происходила бы мгновенно!

A2 (г) + B2 (г) = 2AB (г)

Активация – процесс превращения неактивных частиц в активные для преодоления энергетического барьера
Энергия, которую надо сообщить частицам реагирующих веществ, чтобы превратить их в активные, называют энергией активации (Еа)

основании экспериментального изучения реакций) В интервале температур от 0°С до 100°С при повышении температуры на каждые 10 градусов скорость химической реакции возрастает в 2-4 раза:

Правило Вант-Гоффа не имеет силу закона. Лабораторная техника была несовершенна, поэтому:
оказалось, что температурный коэффициент в значительном температурном интервале непостоянен
невозможно было изучать как очень быстрые реакции (протекающие за миллисекунды), так и очень медленные (для которых требуются тысячи лет)
реакции с участием больших молекул сложной формы (например, белков) не подчиняются правилу Вант-Гоффа

v = v0·γ∆τ/10

- температурный коэффициент Вант-Гоффа

Нобелевская премия
«в признание работ по катализу»

вещества, изменяющие скорость химической реакции за счёт изменения энергии активации, но сами при этом не расходующиеся. Процесс в присутствии катализатора – катализ. Реакция с катализатором – каталитическая.

Положительные катализаторы – ускоряют реакцию, уменьшая Еа
Отрицательные катализаторы (ингибиторы) – замедляют реакцию, увеличивая Еа

A + K = AK (1) AK + B = AB + K (2)
Суммарная реакция
A + B = AB
Но вместо энергетического барьера этой реакции преодолеваются более низкие барьеры реакций (1) и (2): E1 и E2

- Fe, который в качестве промоторов
содержит оксид алюминия (Al2O3) и оксид калия (K2O)

2. Взаимодействие угарного газа с водородом
СО + 3Н2 ↔ СН4 + Н2О
Катализатор – Ni, промотор церий Ce.

оно непосредственно определяет их концентрации.
В уравнении Менделеева-Клапейрона:
pV = nRT
перенесем V в правую часть, , а RT - в левую учтем p/RT = n/V
учтём, что n/V = c
p/RT = c
Давление и молярная концентрация газа связаны прямо пропорционально.

Клапейрон Бенуа Поль Эмиль
(1799 - 1864 г.)

Менделеев Дмитрий Иванович
(1834 - 1907 г.)