Основные понятия химической кинетики. Скорость химической реакции

Вопросы лекции:
3.Основные постулаты химической кинетики.
4.Последовательность и молекулярность реакции.
5. Типы реакции
1.Предмет химической кинетики, его задачи и цели.
2.Скорость химической реакции, факторы, влияющие на скорость реакции.

Задачи химической кинетики
Описание скоростных закономерностей химических процессов.
Расшифровка механизма хим.процессов, включающего в себя как элементарные стадии, так и макроскопические факторы, связанные с явлениями переноса вещества;
Вычисление скорости протекания химических процессов, расчет реакторов и обеспечение исходными данными промышленного проектирования технологических процессов и аппаратов для них.

Химическая кинетика изучает механизм и скорость химических превращений. Уравнения химической кинетики служат основой для расчетов технологических процессов и аппаратуры в химической промышленности.
Скорость химической реакции - это число элементарных актов химической реакции, происходящих в единицу времени в единице объема (для гомогенных реакций) или на единице поверхности (для гетерогенных реакций).

Химическая кинетика рассматривает предмет своего исследования в диалектическом развитии процесса во времени и в пространстве.

Факторы влияющие на скорость реакции:
Концентрация реагентов,
Температура,
Давление,
Наличие катализатора,
Инициаторы,
Электромагнитное излучение,
Электрический потенциал и сила тока.

Скорость химической реакции есть изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

Графическое изображение зависимости концентрации реагентов от времени есть кинетическая кривая.
Зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ

Полное и краткое определение скорости реакции может быть через степень превращения
Истинная скорость реакции определяется как изменение степени превращения вещества в единицу времени в единице объема.
Общая (средняя) скорость реакции определяется экспериментальной зависимостью Сi=f(t)
в определенном промежутке времени

Зависимость концентрации от времени

r=k• [A]a •[B]b
aA+bB=продукты

Число молекул, вступающих в элементарный акт (отдельная ступень) химической реакции, происходящей за одно столкновение реагирующих молекул, называется молекулярностью реакции.
Моно-
Би –
Три-

Число столкновений молекул данного вещества А с молекулами других реагирующих ве­ществ пропорционально концентрации молекул А, число трой­ных столкновений двух молекул вещества А с молекулой дру­гого компонента пропорционально квадрату концентрации и т. д. Поэтому, если бы реакция протекала в одну элементарную стадию, в одном соударении всех реагирующих молекул, ее скорость должна была бы быть пропорциональной концент­рации реагирующих веществ в степени их стехиометрических коэффициентов.

На самом деле в связи со стадийностью химических реакций, а также незначительной вероятности одновременного столкновения более чем трех молекул. Реакции протекают пу­тем последовательных (бинарных редко тройных) соударений, и концентрации реагирующих веществ входят в основное урав­нение химической кинетики в некоторых степенях, называемых порядками реакции, неравных стехиометрическим коэффи­циентам:
r=k• [A]b/2 •[B]a
Порядок реакции отражает суммарную кине­тическую зависимость скорости всей многостадийной реакции от концентрации реагирующих веществ, а молекулярность механизм элементарных стадий сложного процесса.
Поэтому порядок и молекулярность совпадают лишь для простых по механизму реакций.

Основными параметрами химического процесса, влияющими на его скорость, являются концентрации реагирующих веществ и температура.
Cкорость реакции - число молей п данного вещества, расходующегося (или образующегося) в единицу времени t в единице объема V (для гетерогенных – на единице площади).

Типы реакции
Простые
Элементар-ные
Сложные

Совокупность элементарных стадий, из которых складывается химическая реакция, называется ее механизмом. Различают детальный механизм химического процесса, т. е. последовательность элементарных актов (одностадийных реакций), и стадийный механизм, как совокупность химических и макроскопических стадий (подвод реагирующих веществ, т. е. диффузия к зоне реакции, адсорбция или растворение, собственно реакция, отвод продуктов и т. д.)
Протекание всей совокупности стадий представляет собой химический процесс.
Закономерности кинетики химических процессов существенно зависят от фазового состава системы. Поэтому различают:
а) химические процессы, протекающие в однородной среде, т. е. в пределах одной (жидкой, газообразной) фазы. Реакция протекает во всем объеме системы;
б) химические процессы, протекающие в многофазных (более двух) системах. Они называются гетерогенными. В этих случаях сферой реакции обычно является поверхность (граница) раздела фаз.
В соответствии с этим химическую кинетику можно разделить на три части:
1) кинетика гомогенных реакций;
2) кинетика гетерогенных реакций, протекающих обычно на поверхности раздела фаз;
3) кинетика твердофазных реакций.

THANKS!
Any questions?

Реакции нулевого порядка
Скорость протекания химических реакций нулевого порядка не зависит от концентрации, т.е. она const.

Реакции первого порядка

Кинетические кривые для реакции первого порядка

График определения константы
скорости первого порядка

Реакции второго порядка
А+В=С
Графическое определение константы скорости
2-го порядка

Реакции второго порядка
Кинетические кривые реакции 2-гопорядка