Скорость химической реакции

Основное понятие химической кинетики – скорость химической реакции. Скорость химической реакции есть изменение концентрации реагирующих веществ в единицу времени.

Математически определение средней скорости реакции V_ср в интервале времени Δt записывается следующим образом:

(2.1.1)

Скорость в химии – величина скалярная, является положительной, отношение же может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от того, рассчитывается ли С по исходным веществам или продуктам. Очевидно, что концентрации исходных веществ во времени уменьшаются (ΔС_исх < 0), а концентрации продуктов реакции увеличиваются (ΔС_прод > 0). Поэтому при расчете по исходным веществам в уравнении (2.1.1) выбирается минус, а по продуктам – плюс.

Истинная (или мгновенная) скорость реакции определяется как производная концентрации по времени:

(2.1.2)

Графическое изображение зависимости концентрации реагентов от времени называется кинетической кривой (рис. 2.1.1).

Рис. 2.1.1 Кинетические кривые для исходных веществ (А) и продуктов реакции (В)

Истинную скорость реакции можно определить графически, проведя касательную к кинетической кривой (рис. 2.1.2); истинная скорость реакции в данный момент времени равна по абсолютной величине тангенсу угла наклона касательной (угловому коэффициенту в данной точке):

Рис. 2.1.2. Графическое определение w_ист

Необходимо отметить, что в том случае, если стехиометрические коэффициенты в уравнении химической реакции неодинаковы, величина скорости реакции будет зависеть от того, изменение концентрации какого реагента определялось. Очевидно, что в реакции

2Н₂ + О₂ ––> 2Н₂О

концентрации водорода, кислорода и воды изменяются в различной степени. Скорость химической реакции зависит от множества факторов: природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, природы растворителя и т.д.