Учение о скоростях и механизмах химических реакций называется химической кинетикой.

Механизм химических реакций сводится к разрыву связей в исходных веществах и возникновению новых связей в продуктах реакций. При этом общее число атомов каждого элемента до и после реакции остается постоянным.

Реакции могут быть гомогенными и гетерогенными. Гомогенные реакции протекают в однородной среде (например, в газовой фазе или жидком растворе).Гетерогенные реакции протекают в неоднородной среде – между веществами, которые находятся в разных фазах (например, в твердой и жидкой или газовой и жидкой и т.д.).Гомогенные реакции происходят равномерно во всем объеме, заполненном реагентами. Гетерогенные – происходят на границе раздела фаз. Примером гетерогенной реакции может служить реакции между веществом в газовой фазе и поверхностью жидкого или твердого тела.

Скоростью химической реакции называется число элементарных актов реакции, происходящих в единицу времени в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности раздела фаз (в случае гетерогенных реакций)

Скорость химической реакции обычно характеризует изменение кон­центрации одного из реагирующих веществ в единицу времени.

При этом безразлично, о каком из участвующих в реакциивеществе идет речь: все они связаны между собой уравнением реакции.

Обычно концентрацию выражают в [моль/л], а время — в секундах (с), поэтому размерность скорости реакции равна [моль/л • с].

Рассмотрим реакцию взаимодействия водорода с парами хлора:

Н₂ + Cl₂ «2HCl

Обозначим концентрацию паров хлора в начале некоторого отрезка времени t₁черезС₁, а при t₂ – С₂. Так, хлор в процессе реакции расходуется, следовательно, С₁>С₂. Скорость реакции V может быть найдена из равенства

По мере расходования исходных веществ,скорость реакции уменьшается (рис. 1).

Рисунок 1- Изменение концентрации реагирующего вещества во времени

В ходе химических процессов концентрации веществ меняются непрерывно. Поэтому важно знать величину скорости реакции в данный момент времени, т.е. мгновенную скорость, которая выража­ется производной от концентрации во времени:

Мгновенная (истинная) скорость– это скорость реакции в конкретный момент времени.

где: t – это время от начала химической реакции до момента появления видимых изменений (изменение окраски раствора, появление газа, осадка).

Основным законом химической кинетики является закон действующих масс, который гласит, что скорость реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагентов в степени, являющейся порядком реакции по данному реагенту, т. е.

где k – константа скорости реакции, зависящая только от температуры; m –число реагентов; n_i – порядок реакции по i-тому реагенту.

Константа скорости реакции и ее порядок являются эмпирическими величинами и расчету практически не поддаются.

№10

Скорость реакции зависит от природы реагирующих ве­ществ, их концентрации и внешних условий (например, тем­пературы, давления, катализаторов).