Скорость химических реакций

Вам известна цепная разветвленная реакция деления урана-235, в каждом элементарном акте которой захватывается 1 нейтрон (играющий роль радикала) и испускается до 3 нейтронов. В зависимости от условий (например, от концентрации поглотителей нейтронов) для нее также возможно стационарное течение или взрыв. Это еще один пример корреляции кинетики химических и ядерных процессов.

Влияние поверхности соприкосновения реагентов на скорость химической реакции.

Пока что для простоты рассматривались гомогенные реакции, т.е. реакции, которые протекают в однородной среде, например, в смеси газов или в растворе. Но существует множество гетерогенных процессов, идущих на поверхности соприкосновения:

· твердого вещества и газа: S + O2 = SO2,

· твердого вещества и жидкости: Fe + 2HCl = FeCl2 + H2,

· двух несмешивающихся жидкостей: C3H7Br + KCN (водн.) = C3H7CN + KBr(водн.)

Скорость гетерогенной реакции прямо пропорциональна площади поверхности соприкосновения реагентов.

*Твердые вещества, участвующие в гетерогенной реакции, для увеличения скорости взаимодействия измельчают, чтобы увеличить площадь поверхности частиц. Например, уголь для приготовления пороха растирают в порошок. Жидкость для реакции с газом распыляют в мельчайшие капельки: так, дизельное топливо (смесь углеводородов) впрыскивают в камеру, где оно встречается с воздухом, через специальное устройство, обеспечивающее распыление.

Влияние поверхности соприкосновения реагентов на скорость химической реакции. Дополнительный материал.

У гетерогенных реакций есть два возможных режима протекания: кинетический

и диффузионный

. Это обусловлено тем, что для таких реакций важны стадии притока реагентов к месту реакции и отвода продуктов.

Винни-Пух способен съедать 1 ложку варенья за секунду, т.е. скорость поедания варенья составляет 1 л./с. Но если Кролик не будет успевать подносить ему варенье, то скорость поедания варенья снизится независимо от возможностей Винни-Пуха: при скорости подачи варенья 1 банка в минуту (= 30 ложек за 60 секунд = 0,5 л./с) наблюдаемая скорость поедания варенья будет равна скорости его подачи, т.е. 0,5 л./с. Так и с химическими реакциями.

Если реагенты подходят друг к другу быстрее, чем реагируют, то лимитирующей стадией является собственно реакция, и наблюдается кинетический режим

.

Если химическая реакция происходит быстрее, чем реагенты успевают подходить друг к другу, то наблюдаемая скорость реакции определяется не ее механизмом, а скоростью диффузии реагентов к месту реакции. Это - диффузионный режим

.Прежде чем изучать кинетику химической реакции, необходимо убедиться, что она протекает в кинетическом режиме.

Влияние природы реагентов на скорость химической реакции.

Константа скорости реакции зависит в первую очередь от природы реагирующих веществ. Калий быстрее взаимодействует с водой, чем натрий, а литий - еще медленнее натрия. Водород реагирует с кислородом очень быстро (часто со взрывом), а азот с кислородом - крайне медленно и лишь в жестких условиях (электрический разряд, высокие температуры).

Влияние природы реагентов на скорость химической реакции. Дополнительный материал.

Под "природой реагирующих веществ" понимают:

1. Для веществ молекулярного строения - тип химических связей в молекулах реагентов, прочность связей. Чтобы молекула прореагировала, связь в ней необходимо разорвать.

2. Для веществ немолекулярного строения (ионный или атомный кристалл) - строение кристаллической решетки, ее прочность.

3. Для веществ, у которых "молекула" состоит из одного атома (например, металлы, благородные газы) - строение электронной оболочки атома, прочность связывания внешних электронов.

4. Для молекул сложной формы - вероятность благоприятного для реакции взаимного расположения реагентов при соударении. Если соударение на левом рисунке приведет к реакции, то на правом - нет, с какой бы силой оно ни осуществилось.

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru