Основные понятия химической кинетики
11. Химическая кинетика как основа для изучения скоростей и механизмов биохимических процессов. Скорость реакции, средняя скорость реакции в интервале, истинная скорость. Факторы, влияющие на скорость реакции.
Химическая кинетика изучает скорости химических реакций, их зависимость от различных факторов и механизмы реакций. Последовательность и характер стадий химических реакций называют механизмом реакции.
Факторы влияющие на протекание реакции
12. Классификации реакций, применяющиеся в кинетике: реакции, гомогенные, гетерогенные и микрогетерогенные; реакции простые и сложные (параллельные, последовательные, сопряженные, цепные). Молекулярность элементарного акта реакции. Кинетические уравнения. Порядок реакции. Период полупревращения
Микрогетерогенные реакции –в этом случае катализатор находится в коллоидном или высокомолекулярном состоянии.
Простые реакции – реакции в одну стадию.
Сложные реакции:
Сопряжённые реакции — две реакции, из которых одна даёт заметный выход продуктов лишь в условиях, когда идёт другая реакция.
Цепная реакция в химии — реакция, в ходе которой исходные вещества вступают в цепь превращений с участием промежуточных активных частиц и их регенерацией в каждом элементарном акте реакции.
Молекулярность реакции– это количество молекул, которые принимают участие единовременно в одном акте столкновений.
Молекулярность можно определить, лишь установив механизм реакции. В зависимости от числа реагирующих молекул (частиц), участвующих в элементарном акте, различают одномолекулярные (мономолекулярные), двухмолекулярные, тримолекулярные реакции.
К одномолекулярным реакциям типа А→Р относятся процессы распада молекулы на более простые составные части и реакции изомеризации.
Двухмолекулярными называются элементарные реакции вида: А+В→Р и 2А→Р (Н2+J2=2HJ,HJ+HJ=H2+J2,CH3COOCH3+H2O=CH3COOH+CH3OHи т.д.).
Значительно реже встречаются трехмолекулярные реакции А+2В→Р или 3А→Р. Во всех случаях вид и количество образующихся продуктов реакции не имеет значения, так как молекулярность определяется только числом молекул веществ, реагирующих в элементарном акте.
Порядок реакции устанавливается экспериментально.
Молекулярность и порядок реакции могут совпадать, а могут и различаться.
Молекулярность и порядок реакции совпадают только для простых реакций, протекающих только в одну элементарную стадию без участия посторонних молекул.
Молекулярность и порядок реакции не совпадают в трех основных случаях:
1) для сложных реакций;
2) для гетерогенных реакций;
3) для реакций с избытком одного из реагирующих веществ.
Период полупревращения– это время, в течение которого прореагирует половина взятого вещества.
Кинетическое уравнение выражает зависимость скорости хим. реакции от концентраций компонентов реакционной смеси
Нередко молекулярность реакции трудно установить, поэтому используют более формальный признак - порядок химической реакции.
Порядок реакции равен сумме показателей степеней концентраций в уравнении, выражающем зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ (кинетическом уравнении).
Порядок реакции чаще всего не совпадает с молекулярностью ввиду того, что механизм реакции, т. е. "элементарный акт" реакции (см. определение признака молекулярности), трудно установить.
13.Зависимость скорости реакции от концентрации. Кинетические уравнения реакций первого, второго и нулевого порядков. Экспериментальные методы определения скорости и константы скорости реакций.
Увеличение концентрации реагентов соответствует увеличению числа частиц в объеме, что приводит к более частым столкновениям, а следовательно к увеличению скорости реакции.
Количественная зависимость скорости реакции от концентрации выражается законом действующих масс: Скорость простой гомогенной реакции при постоянной температуре пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени, численно равные их стехиометрическим коэффициентам.
, где а и б - стехиометрические коэффициенты реагентов, с(А) и с(В) – молярные концентрации реагентов, к- константа скорости реакции.
Порядок реакции по реагенту равен показателю степени, в которую надо возвести концентрацию данного реагента в кинетическом уравнении сложной реакции, чтобы вычисленная по этому уравнению скорость была равна скорости, найденной экспериментально.