Химическая кинетика и катализ. 
Химическое равновесие

Скорость химической реакции

Кинетика — учение о скорости и механизме химических реакций.

Вопрос о скорости химической реакции имеет большое практическое и теоретическое значение. От скорости реакции зависит течение биохимических процессов в организме, физико-химические изменения пищевых продуктов при тепловой обработке, производительность заводской аппаратуры.

Скорость химических процессов можно регулировать, изменяя условия их протекания. В некоторых случаях желательно интенсифицировать процесс, чтобы получить больше продукта в единицу времени. Иногда требуется уменьшить скорость химической реакции, например, замедлить окисление жиров в пищевых продуктах. Все эти задачи можно решить, применяя законы химической кинетики.

Скорость реакции — изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

= -с/t, (3.1).

где с — изменение концентрации реагирующих веществ,.

t — промежуток времени.

Зависимость скоростных химических реакций от концентрации определяется законом действующих масс, открытым опытным путем К. М. Гульдбергом и П. Вааге в 1867 году.

Для реакции аА + bB = С.

= (3.2).

где: А и B — концентрации реагирующих веществ, а и b — коэффициенты в уравнении,.

k — коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости, зависящей от природы реагирующих веществ и температуры.

Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в степенях, равных коэффициентам в уравнении реакции.

Константа скорости реакции численно равна скорости реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных единице.

Факторы, влияющие на скорость химической реакции:

• · природа реагирующих веществ;
• · концентрация реагирующих веществ;
• · температура;
• · давление (для газов);
• · площадь соприкосновения реагирующих веществ;
• · присутствие катализатора.

При повышении температуры увеличивается скорость движения молекул, а, следовательно, и число столкновений между ними в единицу времени.

Влияние температуры на скорость химической реакции подчиняется правилу Вант-Гоффа.

При повышении температуры на каждые 10 градусов скорость большинства реакций увеличивается в 2−4 раза.

Число, показывающее, во сколько раз увеличивается скорость данной реакции при повышении температуры на 10 градусов, называется температурным коэффициентом реакции. Математически эта зависимость выражается соотношением:

(3.3).

где — температурный коэффициент реакции,.

и ₀ — скорости реакции при начальной (t₁) и конечной (t₂) температурах;

t — изменение температуры t₂ — t_1.

Правило Вант-Гоффа приближенное и может применяться к реакциям, протекающим при температурах от 0 до 300 градусов и в небольшом температурном интервале. С повышением температуры температурный коэффициент скорости реакции уменьшается, приближаясь к единице.

Более точная зависимость скорости химической реакции от температуры экспериментально установлена Аррениусом:

(3.4).

где k — константа скорости реакции, В и, А — постоянные для данной реакции.