Швидкість хімічних реакцій і їх залежність від різних чинників

Знання швидкостей хімічний реакцій має велике теоретичне і практичне значення. Наприклад, в хімічній промисловості при виробництві речовини від швидкості реакції залежать розміри і продуктивність апаратури, кількість одержуваного продукту.

У різних хімічних реакцій різна швидкість. Деякі реакції протікають протягом часток секунди, для здійснення інших потрібні місяці, а то й роки. Швидкість протікання хімічних реакцій вивчає хімічна кінетика.

Основні фактори, що впливають на швидкість реакцій:

  • природа реагуючих речовин;
  • розміри частинок реагентів;
  • концентрація;
  • тиск;
  • температура;
  • каталізатори.

1. Природа реагуючих речовин
Необхідною умовою хімічної взаємодії між молекулами речовин є їх зіткнення один з одним на “потрібному” місці молекули, званому ділянкою з високою реакційною активністю. Це як в боксі: якщо удар боксера доводиться в рукавички суперника, то реакції не буде; а ось якщо удар доводиться в голову суперника, то ймовірність нокауту (реакції) значно зростає; а якщо при цьому сила удару (сила зіткнень молекул) велика, то нокаут (реакція) стає неминучим.

Виходячи з вищесказаного, можна зробити висновок, чим складніше молекула, тим її високореактивний ділянку менше. Звідси, чим більше і складніше молекули реагуючих речовин, тим менше швидкість реакції.

2. Розмір частинок реагентів
Візьмемо сірник і піднесемо її до шматка вугілля. Навряд чи вугілля встигне спалахнути, поки сірник не перестане. Подрібнимо вугілля і повторимо експеримент – вугільний пил не просто загориться, а дуже швидко запалає – станеться вибух (основна небезпека в вугільних шахтах). Що ж відбувається?

Подрібнивши вугілля, ми тим самим різко збільшимо площу його поверхні. Чим більше площа поверхні, на якій відбуваються зіткнення молекул, тим вище швидкість реакції.

3. Концентрація реагентів
Швидкість реакції прямо пропорційна числу зіткнень молекул. Чим вище концентрація реагентів, тим більше зіткнень, тим вище швидкість хімічної реакції. Наприклад, горіння в чистому кисні відбувається набагато швидше, ніж на звичайному повітрі.

Однак, слід сказати, що в складних реакціях, що протікають в декілька стадій; така залежність не дотримується. Це дозволяє визначити, який із реагентів не задіяний найповільнішої стадії реакції, яка і визначає саму швидкість реакції.

4. Концентрація реагентів
Тиск газоподібних реагентів аналогічно їх концентрації – чим вище тиск – тим вище концентрація – тим вище швидкість реакції, тому що кількість зіткнень молекул зростає. Як і концентрація, тиск реагентів не «працювати” в складних реакціях.

5. Концентрація реагентів
При підвищенні температури молекули рухаються швидше, звідси зростає кількість їх зіткнень один з одним. Крім цього, збільшується кінетична енергія молекул, що підвищує ефективність зіткнень, які в кінцевому рахунку і визначають швидкість реакції.

6. Каталізатори
Каталізатори – це речовини, які впливають на швидкість реакції, але при цьому самі не витрачаються.

Зміна швидкості хімічної реакції під впливом каталізатора називається катализом

Основна дія каталізатора – зниження енергії активації реакції, в результаті чого зростає кількість ефективних зіткнень молекул.

Каталізатори можуть прискорювати реакцію в мільйони разів!

Розрізняють два види каталізу:

  • гомогенний (однорідний) каталіз – каталізатор і реагенти утворюють одну фазу: газ або розчин;
  • гетерогенний (неоднорідний) каталіз – каталізатор перебуває у вигляді самостійної фази.
ПОДІЛИТИСЯ:

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься.

Дивіться також:
Властивості скандію