Урок №4. Скорость химических реакций. Первоначальные представления о катализе
Вы знакомы с понятием "скорость" из курса физики. В общем виде скорость - это величина, показывающая как изменяется какая либо характеристика за единицу времени.
Скорость химической реакции - это величина, показывающая как изменяются концентрации исходных веществ или продуктов реакции за единицу времени.
Для оценки скорости необходимо изменение концентрации одного из веществ.
Гомогенные системы (однородные) – газ/газ, жидкость/жидкость – реакции идут во всём объёме.
Гетерогенные (неоднородные) системы – твёрдое/жидкость, газ/твёрдое, жидкость/газ – реакции идут на поверхности раздела фаз.
Скорость химической реакции в гомогенной системе
Скорость химической реакции в гетерогенной системе
Таким образом, скорость химической реакции показывает изменение количества вещества в единицу времени, в единице объёма или на единице поверхности раздела фаз. Наибольший интерес представляют реакции, протекающие в однородной (гомогенной) среде.
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СКОРОСТЬ РЕАКЦИИ
КОНЦЕНТРАЦИЯ
Закон действующих масс: Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
При повышении концентрации хотя бы одного из реагирующих веществ скорость химической реакции возрастает в соответствии с кинетическим уравнением.
Для уравнения:
aA + bB = cC + dD
, где A, B, C, D – газы, жидкости
Кинетическое уравнение примет вид:
υ=k‧Ca(A)‧Cb(B)
, где k – коэффициент скорости реакции
ТЕМПЕРАТУРА
Зависимость скорости реакции от температуры определяется правилом Вант - Гоффа: при повышении температуры на каждые 10°С скорость реакции увеличивается в 2-4 раза.
Причиной повышения скорости является увеличение числа столкновений реагирующих частиц за счёт увеличения частиц в единице объёма.
Химические реакции, протекающие в гомогенных системах (смеси газов, жидкие растворы), осуществляется за счет соударения частиц. Однако, не всякое столкновение частиц реагентов ведет к образованию продуктов. Только частицы, обладающие повышенной энергией - активные частицы, способны осуществить акт химической реакции. С повышением температуры увеличивается кинетическая энергия частиц и число активных частиц возрастает, следовательно, химические реакции при высоких температурах протекают быстрее, чем при низких температурах.
Правило Вант - Гоффа является приближенным и применимо лишь для ориентировочной оценки влияния температуры на скорость реакции.
КАТАЛИЗАТОРЫ И ИНГИБИТОРЫ
Катализаторы - это вещества, которые повышают скорость химической реакции. Они вступают во взаимодействие с реагентами с образованием промежуточного химического соединения и освобождаются в конце реакции.
Влияние, оказываемое катализаторами на химические реакции, называется катализом. По агрегатному состоянию, в котором находятся катализатор и реагирующие вещества, следует различать:
гомогенный катализ (катализатор образует с реагирующими веществами гомогенную систему, например, газовую смесь);
гетерогенный катализ (катализатор и реагирующие вещества находятся в разных фазах; катализ идет на поверхности раздела фаз).
Ингибитор - вещество, замедляющее скорость реакции
Для увеличения площади соприкосновения реагирующих веществ, их измельчают. Наибольшей степени измельчения достигают путем растворения веществ. Быстрее всего вещества реагируют в растворах.
Например, металлы магний и железо реагируют с соляной кислотой одинаковой концентрации с различной скоростью. Это связано с разной химической активностью металлов.
При наличии газообразных реагентов - повышение давления повышает концентрацию газообразных веществ, увеличивая скорость реакции.
ПЛОЩАДЬ СОПРИКОСНОВЕНИЯ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Для увеличения площади соприкосновения реагирующих веществ, их измельчают. Наибольшей степени измельчения достигают путем растворения веществ. Быстрее всего вещества реагируют в растворах.
ПРИРОДА РЕАГИРУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ
Например, металлы магний и железо реагируют с соляной кислотой одинаковой концентрации с различной скоростью. Это связано с разной химической активностью металлов.
ДАВЛЕНИЕ
При наличии газообразных реагентов - повышение давления повышает концентрацию газообразных веществ, увеличивая скорость реакции.
Памятки!
Зависимость скорости химической реакции от катализаторов
Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагентов
Зависимость скорости химической реакции от природы веществ
Зависимость скорости химической реакции от температуры
Факторы, влияющие на скорость химических реакций
Видео - Эксперименты
"Зависимость скорости реакции от температуры"
"Зависимость скорости реакции от природы веществ"
"Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов"
"Зависимость скорости реакции от катализатора"
"Зависимость скорости реакции от площади соприкосновения реагирующих веществ"
Тренажёры