Феноменологическая кинетика сложных реакций

Содержание

Введение………………………………………...……………………….…......3

1. Основные определения и постулаты химической кинетики....................4
2. Феноменологическая кинетика простых реакций……………………....5

1.  Реакции нулевого порядка……………………………...……...….......6
2.  Реакции первого порядка…………………………………..….…..…..7
3.  Реакции n-го порядка........…………………………………….….…...8

1. Феноменологическая кинетика сложных реакций……………….…......8

1.  Обратимые реакции................................................................................8
2.  Параллельные реакции...........................................................................9
3.  Последовательные реакции..................................................................10
4.  Сопряженные реакции..........................................................................12

Заключение……………………………………………………………….......13

Список литературы……………………………………………………....…..14

Введение

Одним из основных направлений физической химии является химическая кинетика, которая занимается изучением скоростей химических реакций. Кинетика занимает важную часть химии как науки в целом. Теоретические и экспериментальные исследования не могут рационально сочетаться без понимания механизма реакции и знания скорости, с которой образуются продукты реакций.

Кинетические теории можно рассматривать в нескольких значениях. Во-первых, химическая кинетика в общем виде – это молекулярная модель химической кинетики, то есть теория Аррениуса, теория активных соударений и теория активированного комплекса. Во-вторых, под этим термином можно понимать совокупность всех кинетических теорий. В этом смысле понятие определяется как более широкое и включает в себя теорию цепных реакций, теорию каталитического взаимодействия и феноменологическую кинетику.

В данной работе мы рассмотрим основные понятия и постулаты феноменологической кинетики, анализ кинетики процессов простых и сложных реакций, методы изучения кинетики химических реакций.

1. Основные определения и постулаты химической кинетики

Химическая кинетика – раздел физической химии, изучающий скорости и механизмы химических реакций [1] .

Важнейшей количественной кинетической характеристикой любой химической реакции является ее скорость. Скорость реакции – это количество вещества, прореагировавшего в единицу времени в единице реакционного пространства (объёма или поверхности) [3] :

• Для реакций, протекающих в растворе или в газовой фазе:  

 ,                                                                                                 (1.1)[pic 1]

где r - скорость реакции, n – количество вещества, t – время, V – объем раствора/газовой фазы.

• Для реакций на поверхности:

 ,                                                                                                 (1.2)[pic 2]

где r - скорость реакции, n – количество вещества, t – время, S – площадь поверхности.

• При постоянном объёме:

 ,                                                                                               (1.3)[pic 3]

где r - скорость реакции, t – время, ci – молярная концентрация i-го компонента.

Скорость химической реакции зависит от природы вещества, их температуры, концентрации, от наличия катализаторов и других факторов.

Так как скорость реакции зависит от концентрации, то для простых реакций эта зависимость описывается основным постулатом химической кинетики – законом действующих масс:

Скорость элементарной реакции пропорциональна произведению текущих концентраций каждого из реагентов в степенях, показатели которых соответствуют стехиометрическим коэффициентам простых реакций [1] :

,                                                                                                  (1.4)[pic 4]

где k – константа скорости, ni – порядок реакции по веществу (0, >0, <0, дробные), ci – концентрация вещества.