Основные понятия химической кинетики

Химическая кинетика — раздел физической химии, в котором изучаются закономерности протекания во времени химических реакций и их механизм [1].

Химическая кинетика – наука о скоростях и механизмах химических реакций [2].

Химическая кинетика как наука решает три основных вопроса:

• описание поведения системы при протекании химического превращения во времени (феноменологическая кинетика),

• расчет константы скорости и энергии активации простой реакции (теоретическая кинетика, химическая физика)

• описание поведения реагирующей системы в условиях тепло – и массопереноса (макрокинетика) [3].

Скорость химической реакции – это число актов превращения в единице объема в единицу времени [2].

Под скоростью реакции обычно понимают изменение количества вещества, вступающего в реакцию или образующегося в результате реакции, в единицу времени в единице объема:

где n — число молей (или молекул).

Довольно часто скорость химической реакции пропорциональна произведению текущих концентраций реагирующих веществ, возведенных в некоторые степени [1]:

(1.1)

Множитель k в уравнении (1.1) называют константой скорости. Константа скорости численно равна скорости реакции при концентрации всех реагирующих веществ, равной единице; k не зависит от концентрации реагирующих веществ, но зависит от температуры [2].

Величины ,,… принято называть порядками реакции по веществам . Сумму порядков по всем реагирующим веществам называют общим порядком или просто порядком реакции и обозначают буквой n [1]:

Величину называют молекулярностью процесса [2].

Под понятием молекулярности реакции, будем понимать число молекул каждого из веществ, участвующих в превращении [4].

Понятие «порядок» и «молекулярность» имеют ряд отличий:

o молекулярность имеет вполне определенный физический смысл, а порядок- величина формальная;

o порядок может принимать любые значения, а молекулярность только три (1, 2, 3);

o понятие порядок используется для любых реакций, а молекулярность- только для элементарных актов превращений.

Время полупревращения (период полураспада) – промежуток времени, в течении которого реагирует половина взятого количества вещества [5].

Порядок реакции определяется зависимостью скорости реакции от концентрации каждого из исходных веществ в условиях постоянства температуры и может быть установлен экспериментально.

Порядок реакции определяют, используя опытные данные об изменении концентрации каждого из исходных веществ со временем. Если в реакции принимает участие несколько веществ, необходимо определить честные порядки по отношению к каждому из этих веществ. Для этой цели обычно используют метод избытка, называемый методом изолирования Оствальда.

По методу Оствальда для определения порядка реакции в целом, сначала устанавливают порядок по каждому веществу, вступающему в реакцию. Реакцию проводят так, чтобы измерялась концентрация только одного вещества. Это достигается при большом избытке всех остальных веществ. Аналогично устанавливают порядок реакций по другим веществам, находят порядок реакции(суммарный), и составляют ее кинетической уравнение.