ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Скорость и механизм химических процессов Основные положения и определения химической кинетики из "Введение в общую химию" Отдельные стадии могут идти с трудом, что обусловливает медленное протекание процесса в целом или даже полное его торможение. Образование промежуточных продуктов может быть связано с повышением энергии Гиббса, созданием барьера , на пути исходных реагентов к продуктам реакции. [c.136] Выявление сущности среднего звена, раскрывающее механизм реакций, позволяет сознательно влиять на скорость процесса путем изменения его режима. Изучение механизма реакций и течения их во времени и составляет предмет химической кинетики. [c.136] Скорость реакции определяется как число элементарных актов взаимодействия в единицу времени. Другими словами, скорость измеряется числом молекул (частиц) данного вида, реагирующих в единицу времени. Скорость различных реакций удобнее сравнивать, если относить ее к единице объема. Тогда ее можно определить числом молекул (или молей) данного вещества, реагирующих в единицу времени в единице объема. [c.136] Таким образом, скорость реакции определяется изменением концентрации одного из реагентов в совокупности взаимодействующих веществ в единицу времени. Различают среднюю и истинную скорости. [c.136] Для пояснения сказанного вернемся к рис, П.31. В соответствии с определением истинная скорость процесса в момент времени Ху (на кривой ему отвечает точка В) равна тангенсу угла наклона касательной, проведенной к кривой с = / (т) в этой точке, т. е. tg а. Аналогично в момент Тз (точка С) истинная скорость равна tg р. Очевидно, скорость реакции максимальна в начальный момент (точка А) и падает с течением времени, т. е. по мере протекания реакции. [c.137] На скорость реакций влияют многие факторы — концентрация, давление (для реакций с газами), температура, катализаторы, форма и размер сосуда (в случае реакций на стенках или цепных реакций), природа растворителя (для реакций в растворах) и т. д. Скорость взаимодействия с участием твердых тел зависит от степени их измельчения. Например, при нагревании алюминиевой пластинки видимых изменений не происходит. Если же в пламя горелки внести алюминиевую пудру, ее частички ярко вспыхивают — идет их интенсивное окисление. [c.138] На скорости процессов взаимодействия между веществами сказывается и их агрегатное состояние, и то, находятся они в одинаковых или в разных фазах (о гетерогенных процессах см. с. 153). [c.138] Скорость процессов контролируется по изменению концентрации реагентов или по изменению какого-либо свойства (показателя преломления, электропроводности, спектра и т. д.). Если процесс протекает медленно, то через определенные промежутки времени отбирают пробы и определяют в них содержание данного вещества (например, титрованием). Реакции, протекающие с большой скоростью, останавливают резким охлаждением. Учитывая, что скорость реакции очень чувствительна к изменению температуры (с. 145), реагирующую смесь обычно помещают в термостат. [c.138] Основными факторами, влияющими на скорость процессов, являются концентрация реагентов (давление для реакций с участием газов), температура и наличие катализатора. [c.138] Взаимодействие между молекулами реагентов может происходить только при их контакте. Чем чаще происходят столкновения молекул, тем быстрее протекает реакция. Поскольку число столкновений зависит от концентрации, то с ее ростом скорость процесса должна также увеличиваться. [c.138] Количественную характеристику скорости процесса устанавливает закон действия масс скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению мгновенных концентраций реагентов в степени их стехиометрических коэффициентов. [c.138] Первая попытка установить связь между скоростью реакций и концентрацией реагентов была сделана Н. Н. Бекетовым (1865). Более строго эту закономерность установили в 1867 г. скандинавские ученые химик Гульдберг и математик Вааге. Закон действия масс — соотношение, лежащее в основе химической кинетики. Он строго выполняется только для гомогенных реакций, протекающих в разбавленных растворах, или при взаимодействии газов, близких к идеальным, т. е. находящихся под низким давлением. [c.138] Природа реагирующих веществ, под которой следует понимать совокупность факторов, определяющих структуру и реакционную способность их частиц, играет первостепенную роль, так как ею определяется специфика взаимодействия. Обычно реакции с участием полярных молекул протекают быстрее, чем процессы между неполярными молекулами при взаимодействии молекул большое влияние на скорость оказывает расположение функциональных групп. [c.139] В случае процессов с участием многих молекул различных веществ кинетические уравнения никогда не отвечают совокупному, уравнению реакции. Для правильного описания скорости таких процессов необходимо знание их механизма. [c.139] Вернуться к основной статье