ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные положения формальной кинетики из "Динамика геохимических процессов " Под скоростью химической реакции понимают количество молекул или грамм-молекул данного вещества, реагирующих в единицу времени в единице объема системы. Для измерения скорости реакции достаточно определить изменение во времени количества одного из участников реакции, так как изменения количества остальных могут быть найдены на основе стехиометрического уравнения реакции (1.1). [c.8] Таким образом, константа скорости химической реакции равна скорости этой реакции при условии, что концентрации реагирующих веществ постоянны и равны единице. [c.9] Химические реакции подразделяют на обратимые и необратимые. Обратимыми называются такие реакции, которые одновременно и независимо протекают в прямом и обратном направлениях. Необратимыми называются такие реакции, которые протекают только в одном направлении. Обратимые реакции идут до установления химического равновесия, при котором скорости прямой и обратной реакции выравниваются. Необратимые реакции идут до конца, т. е. до полного исчезновения исходных веществ. [c.9] Чтобы произошел элементарный акт химического превращения, реагирующие частицы (молекулы, атомы, ионы) должны столкнуться друг с другом. В зависимости от числа частиц, участвующих в элементарном акте превращения, различают реакции первого порядка, или мономолекулярные, второго порядка, или бимолекулярные, и третьего и выше порядков, или полимолекулярные. Реакции высоких порядков маловероятны, так как возможность одновременного столкновения многих молекул мала. На практике имеют дело с реакциями первого, второго и реже третьего порядков. [c.9] Подавляющее большинство химических реакций протекает в несколько последовательных стадий. В этом случае скорость всей реакции определяется скоростью наиболее медленной стадии. Эта же стадия определяет порядок, реакции. Уравнение реакции (стехиометрическое) отображает суммарный процесс. Порядок реакции обычно определяется экспериментально. [c.9] Запишем уравнения скорости для некоторых реакций. [c.9] Интегральное уравнение (1.9) скорости реакции (1.7) характеризует изменение во времени концентрации распадающегося вещества А. [c.10] Скорость реакции (МО) равна разности скоростей прямой и обратной реакций, каждая из которых является мономолекулярной, т. е. [c.10] Интегрирование уравнения (1.12) не представляет труда. [c.10] Изложенные выше представления о скоростях химических реакций относятся главным образом к гомогенным реакциям, протекающим в одной фазе. В гетерогенных процессах реагирующие вещества находятся в разных фазах, так что реакция идет только на границе раздела фаз. Вследствие этого появляются ослож-.вяющие факторы, связанные с конечной скоростью переноса вещества в зону реакции. [c.10] При геохимических процессах происходят главным образом гетерогенные химические реакции. Поэтому для физической геохимии кинетические закономерности гетерогенных процессов пред--ставляют особый интерес. [c.10] Любая гетерогенная реакция включает в себя несколько стадий. В частности, если жидкий или газообразный раствор реагирует с твердым телом, процесс складывается из следующих стадий 1) подвода вещества к поверхности, 2) акта химического взаимодействия, 3) отвода образовавшегося в результате реакции вещества в объем раствора. Процессы переноса осуществляются за счет разницы концентраций в объеме раствора и на реакционной поверхности — молекулярной (ионной) диффузией, а при наличии перемешивания или потока реагирующих веществ — конвективной диффузией. [c.10] Суммарная скорость гетерогенного процесса определяется скоростями отдельных стадий. Однако, если скорость одной из стадий намного меньше, чем других, то скорость процесса определяется скоростью наиболее медленной стадии. [c.11] Если скорость химической реакции меньше, чем скорость диффузии, то говорят, что процесс протекает в кинетической области. Скорость процесса в этом случае описывается уравнением скорости реакции на границе раздела фаз, которая определяется из основного постулата химической кинетики, - Наоборот, если скорость диффузии меньше скорости химической реакции, то процесс протекает в диффузионной области. Когда скорости диффузии и химической реакции близки, процесс протекает в переходной (смешанной) области. [c.11] Одна и та же реакция в зависимости от условий ее проведения может протекать в различных областях кинетики. Например, установлено, что при понижении температуры на 10° скорость диффузии уменьшается приблизительно в 1,2 раза, а скорость реакции — в 3—4 раза. Следовательно, если при данной температуре процесс протекает в диффузионной области, то при понижении температуры процесс может перейти в кинетическую область. Область протекания процесса определяется из опыта. [c.11] Теория Нернста является качественной теорией диффузионной кинетики гетерогенных процессов, так как она не дает теоретического выражения для толщины диффузионного слоя б. Следовательно, теоретически не может быть рассчитано абсолютное значение этого потока. Количественная теория диффузионной кинетики гетерогенных процессов основывается на различных решениях дифференциальных уравнений молекулярной или конвективной диффузии rank I., 1956 Голубев В. С., Гарибянц А. А., 1968]. [c.12] Вернуться к основной статье