Скорость реакции
-
Определение скорости реакции
- Скорость реакции пропорциональна увеличению концентрации продукта и уменьшению концентрации реагента.
- Скорость реакции может сильно варьироваться в зависимости от условий.
-
Формальное определение скорости реакции
- Скорость реакции определяется как изменение концентрации реагента или продукта в единицу времени.
- Для замкнутой системы скорость реакции выражается в моль/л/с.
- Скорость реакции всегда положительна и зависит от стехиометрических коэффициентов.
-
Определение скорости реакции для открытой системы
- Для открытой системы необходимо учитывать полный баланс массы.
- Скорость реакции определяется как производная от степени реакции по времени.
-
Факторы, влияющие на скорость реакции
- Характер реакции, концентрация, давление, порядок проведения реакции, температура, растворитель, электромагнитное излучение, катализатор, изотопы, площадь поверхности, перемешивание и предел диффузии влияют на скорость реакции.
- Некоторые реакции протекают быстрее при определенных условиях.
-
Влияние концентрации и давления
- Скорость реакции возрастает с увеличением концентрации реагента.
- Для газовых реакций скорость возрастает с повышением давления.
-
Влияние температуры
- Температура увеличивает скорость реакции, обеспечивая больше энергии для столкновений.
- Некоторые реакции не зависят от температуры или даже замедляются при повышении температуры.
-
Влияние растворителя и электромагнитного излучения
- Свойства растворителя и ионная сила влияют на скорость реакции.
- Электромагнитное излучение может ускорить реакцию, обеспечивая частицы реагентов энергией.
-
Влияние катализатора и изотопов
- Присутствие катализатора увеличивает скорость реакции.
- Кинетический изотопный эффект зависит от относительной разницы масс изотопов.
-
Влияние площади поверхности и перемешивания
- Скорость реакции увеличивается с увеличением площади поверхности.
- Перемешивание может сильно влиять на скорость гетерогенных реакций.
-
Уравнение скорости реакции
- Уравнение скорости связывает скорость реакции с концентрацией реагентов.
- Для замкнутой системы с постоянным объемом уравнение имеет вид v = k[A]n[B]m.
- Для реакций, завершающих или анализируемых только по начальной скорости, уравнение упрощается до v = k(T)[A]n[B]m.
-
Порядок реакции
- Порядок реакции зависит от механизма реакции.
- Для элементарных реакций порядок равен стехиометрическому коэффициенту.
- Для сложных реакций порядок определяется подробным механизмом.
-
Пример сложной реакции
- Для реакции H2 + NO уравнение скорости имеет третий порядок.
- Механизм реакции включает три стадии: быстрое равновесие, медленная стадия и быстрое равновесие.
- Медленная стадия определяет скорость реакции.
-
Температурная зависимость
- Коэффициент скорости реакции k зависит от температуры по уравнению Аррениуса.
- Температура увеличивает кинетическую энергию реагентов, что увеличивает скорость реакции.
- Энергия активации Ea определяет минимальную кинетическую энергию для реакции.
-
Зависимость от давления
- Зависимость константы скорости от давления для реакций в конденсированной фазе слаба.
- Зависимость связана с объемом активации, который может зависеть от давления.
- Скорость реакций может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от давления.