Химическая кинетика, порядок реакций

Х И М И Ч Е С К А Я  К И Н Е Т И К А

Формальная кинетика

Семинар 8-9. Основные понятия формальной кинетики: скорость химической реакции, молекулярность и порядок. Основной постулат химической кинетики, константы скорости реакции. Дифференциальная и интегральная формы кинетических уравнений для необратимых реакций нулевого, первого, второго, третьего порядков. Определение порядка реакции, константы скорости и времени полу-превращения на основе данных кинетических измерений. Расчёт глубины протекания реакции к указанному моменту времени.

Таблицы: [P] № 131, 132, 136, 137.

Основные понятия, определения и формулы.

Кинетическая кривая – графическая зависимость  концентрации (или величины, пропорциональной концентрации) реагирующих веществ или продуктов реакции от времени. Аналитическая форма кинетической кривой называется кинетическим уравнением. По тангенсу угла наклона касательной к кинетической кривой к оси времени в заданной точке можно определить скорость изменения концентрации реагента или продукта реакции.

[pic 1]

Скорость химической реакции (по компоненту) – изменение количества молей реагирующих веществ в единице объема в единицу времени или изменение молярной концентрации реагирующих веществ в единицу времени (при V=const)

[pic 2] [моль.м−3.с−1]       (1)

где ni – количества моль i-го компонента; V – объем системы.

Так как величина r может принимать только положительные значения, то если i-й компонент является продуктом реакции (его количество увеличивается) используется знак «+», если компонент является реагентом (его количество уменьшается) используется знак «-».

 – основной постулат химической кинетики. Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ в некоторых степенях. Показатель степени называется частным порядком по компоненту, сумма всех частных порядков называется общим или полным порядком реакции. k – константа скорости реакции, зависящая от природы реагентов и температуры; Так как скорость реакции имеет размерность [концентрация/время], то размерность константы скорости зависит от общего порядка реакции n и выражается в единицах [концентрация](1-n) [время]−1.[pic 3]

Молекулярность реакции – число частиц, одновременное столкновение которых приводит к химическому превращению. Молекулярность совпадает с общим порядком для одностадийных реакций и к элементарных стадий сложных реакций.

Классификация химических реакций

1. По природе частиц, принимающих участие в химическом акте: молекулярные, ионные, радикальные и т.д.

2. По обратимости. Разделяют хим. реакции на кинетически необратимые (односторонние) и кинетически обратимые (двусторонние) реакции. 

3.  В зависимости от числа  элементарных стадий реакции делят на простые (одностадийные) и сложные (многостадийные):

- обратимые А ⇆В;

-  последовательные: А→В→С;

-параллельные:                                                              

4. В зависимости от фазового состава реакционной смеси: гомогенные и гетерогенные (гомофазные, гетерофазные).

5. По способу активации химической реакции: термически активируемые, фотохимические, радиационно-химические, плазмохимические и т.д.

6. По порядку реакции: реакции первого, второго, третьего, нулевого и т.д.

Кинетические уравнения односторонних реакций

Кинетические уравнения односторонних реакций (продолжение)