Влияние концентраций веществ на скорость химической реакции. Дополнительный материал.
Реакции редко протекают так же просто, как записаны на бумаге.
Как правило, реакция состоит из нескольких стадий. Например, реакция
4HBr + O2 = 2Br2 + 2H2O
состоит из трех последовательных стадий:
1) HBr + O2 = HOOBr
2) HOOBr + HBr = 2 HOBr
3) HOBr + HBr = H2O + Br2
Из этих трех стадий самая медленная - первая. Поэтому именно она определяет скорость
всей реакции (является лимитирующей стадией). Зависимость скорости реакции окисления
бромоводорода от концентраций запишется так:
v = k[HBr][O2],
общий порядок реакции равен 2 (сравните с суммой стехиометрических коэффициентов!).
Обычно одна стадия реакции осуществляется за счет столкновения двух частиц, крайне
редко - трех, и никогда - больше. Поэтому общий порядок реакции выше 3 не встречается.
Механизмы реакций могут быть и более сложными. Если лимитирующую стадию нельзя четко выделить,
то порядки реакций могут получиться дробными или отрицательными.
|
реакция |
выражение для закона действующих масс |
порядок реакции |
H2 + Cl2 = 2HCl |
v = k[Cl2]1/2[H2] |
n(Cl2) = 0,5; общий порядок 1,5 |
2CO + O2 = 2CO2 |
v = k[O2]/[CO] |
n(CO) = -1; общий порядок 0 |
Наиболее простые и изученные случаи - реакции с общим порядком, равным 1, 2 или 3:
H2S2O3 = SO2 + S + H2O |
v = k[H2S2O3] |
общий порядок 1 |
H2 + I2 = 2HI |
v = k[H2][I2] |
общий порядок 2 |
2NO + Cl2 = 2NOCl |
v = k[NO]2[Cl2] |
общий порядок 3 |
Закономерностям реакций 1-го порядка подчиняется также радиоактивный распад,
хотя он не является химической реакцией. Для описания кинетики важна не природа описываемого
процесса, а сколько частиц участвует в одном акте этого процесса.
Приложения
| 
