1.4.3 Скорость реакции, её зависимость от различных факторов

Видеоурок: Введение в кинетику

Лекция: Скорость реакции, её зависимость от различных факторов

Часто бывает так, что химические реакции происходят мгновенно. Например, происходит взрыв кислородно-водородной смеси. Другие реакции проходят быстро, например горение веществ. А еще одни происходят медленно. К «медленным» реакциям можно отнести коррозию. Так же существуют очень медленные реакции. Реакции, имеющие такую минимальную скорость, человек практически не может заметить. К данному типу реакции можно отнести преобразование гранита в песок и глину, которое происходит в течении долгого времени. Исходя из таких примеров, следует, что химические реакции проходят с различной скоростью. 

Скорость реакции измеряется по формуле: V=+ n2-n1/ t2-t1 * 1/v 

N1 и N2 – количество вещества (измеряется в молях) в определенный момент времени t1 и t2 в системе с объемом V. 

Факторы скорости реакции

Существует ряд факторов, влияющих на скорость реакций. Для того чтобы реакция прошла успешно, необходимо, чтобы произошло столкновение молекул исходных веществ - это самый минимальный фактор. 

В случае повышения количества молекул, в какой - либо единице объема, число происходящий столкновений будет расти. Таким образом, скорость реакции начинает расти при увеличении концентрации реагирующих в процессе реакции веществ. Если реагентом является газ, скорость реакции возрастет при повышении давления. Почему? Происходит это, потому что давление газа прямо пропорционально концентрации составляющих его молекул. Столкновение частиц - не является достаточным условием протекания реакции. С помощью проведенных расчетов доказано, что количество столкновений молекул реагирующих веществ при их разумной концентрации достаточно велико. Поэтому, реакции должны протекать достаточно быстро. Но это происходит не всегда. Так как не каждое столкновение молекул реагентов будет достаточно эффективным. Многие соударения являются упругими, а при упругом столкновении, молекулы отскакивают друг от друга. 

Для успешной реакции необходимо, чтобы молекулы обладали достаточно большой кинетической энергией. Энергия активации является самой минимальной энергией, которой должны обладать молекулы реагирующих веществ. Данная энергия необходима для того, чтобы реакция прошла. Энергия обозначается как Еа. В системе, которая состоит из достаточно большого количества молекул, существует определенное разделение молекул по энергии. Какие - то из них имеют низкую, или недостаточную энергию, другая часть - высокую и среднюю. Из всех этих молекул только у небольшой части молекул энергия превышает энергию активации. Температура фактически считается мерой кинетической энергии частиц, из которых состоит, какое - либо вещество. Иными словами, чем больше скорость движения частиц, составляющих вещество, тем выше температура этого вещества. Значит, повышая температуру, можно увеличить кинетическую энергию молекул. В результате можно получить следующее: начинается рост доли молекул с энергией, превышающей Еа. Столкновение данных молекул обязательно приведет к химической реакции. Скорость химической реакции может вырасти в 2-4 раза, если повысить температуру на 10 градусов по Цельсию. 

Достаточно часто случается, что химическая реакция "не хочет" проходить сама по себе. В таком случае скорость реакций повышается с помощью катализа - химического процесса, при котором используются катализаторы. Это такие вещества, которые способны ускорить протекание реакции. При этом сами катализаторы не расходуются. 

Как же действуют катализаторы? Во время химической реакции они вступают во взаимодействие с реагентами. При этом образуются промежуточные соединения. К концу реакции катализаторы освобождаются и возвращаются к прежнему состоянию. 

Существуют два вида катализаторов. Гомогенный и гетерогенный. Первый вместе с реагентами находится в одной фазе, к примеру, жидкости или газе. Тогда как второй образует самомстоятельную от реагентов фазу. К гомогенным относятся кислоты и основания, к гетерогенным простые вещества, оксиды и сульфиды металлов.

Скорость реакции так же зависит от площади соприкосновения использующихся реагентов. На скорость гетерогенной реакции, в процессе которой реагирует твердое вещество с газообразным или жидким, оказывает влияние и перемешивание. Данный фактор связан с тем, что в результате перемешивания, удается достичь исчезновения из места реакции скапливающихся молекул продуктов реакции и «поднести» новые молекулы реагента. 

Подводя итог можно сказать, что скорость реакции зависит от следующих факторов:

• От концентрации реагентов. То есть чем выше концентрация, тем больше скорость реакции. 

• От температуры. То есть с ростом температуры, скорость любой реакции увеличивается. 

• От площади соприкосновения реагирующих веществ. Чем больше площадь контакта реагентов, тем выше скорость реакции. 

• От перемешивания. То есть, если реакция происходит между твердым веществом, жидкостью, газом, перемешивание может ее ускорить.