Кинетические основы газовых реакций

Закон действующих масс: скорость реакции при постоянной температуре пропорциональна концентрации реагирующих веществ («действующих масс»).

Скорость химической реакции (υ) - количество вещества, реагирующего в единицу времени (dt) в единице объема (dV).

Рассмотрим реакцию, протекающую по уравнению:

А + В = С + Д.

, (3.1)

Т = const:

, (3.2)

где: k – константа скорости химической реакции.

аА + bB = cC + dД

… (3.3)

a, b, c, d - порядки реакции по компонентам А, В, С, Д, сумма показателей – общий порядок реакции.

А ® bB + cC – I порядка,

2А = bB + cC – II порядка,

А + B = cC + dД – III порядка.

Кинетическое уравнение I порядка типа

А=bB+cC…,

. (3.4)

[A₀] - концентрацию компонента А до начала реакции:

, или [A]=[A₀]×e^-kt. (3.5)

Скорость химической реакции зависит не от количества столкновений всех молекул, а только активированных.

По закону Больцмана, число активных молекул

n_A = n_о * e^-E/RT, (3.6)

где: Е – энергия активации,

Т – температура газовой смеси,

n_о – общее число молекул.

Тогда и число эффективных соударений, совпадающее со скоростью реакции, равно:

υ_р = Z_эфф = Z₀ * e^-E/RT, (3.7)

где: Z₀ – общее число соударений молекул.

1) скорость реакции пропорциональна концентрации активных молекул, число которых зависит от температуры и давления в смеси, так как давление и есть количество молекул, сталкивающихся с какой-либо поверхностью;

2) реакция возможна лишь в том случае, если взаимодействующие молекулы получают определенный запас энергии, достаточный для разрыва или ослабления межатомных связей. Активация заключается в переходе молекул в такое состояние, в котором возможно химическое превращение.

Минимальное количество тепловой энергии, необходимое для «запуска» химической реакции, называется энергией активации.