Реакция жылдамдығына әсер ететін факторлар

Химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың табиғатына және реакцияның жүру жағдайына: концентрацияға С, температураға t, катализатордың қатысуына және көптеген басқа факторларға (мәселен, газдар арасындағы реакция үшін— қысымға, қатты зат болғанда — майдалануға, радиоактивтік сәулеге) байланысты болады.

Әрекеттесуші заттардың концентрациясының әсері. А және В заттарының арасында химиялық әрекеттесу болу үшін олардың молекулалары (бөлшектері) бір-бірімен соқтығысуы керек. Соқтығысу қаншалықты көп болса, реакция соншалықты жылдам жүреді. Әрекеттесуші заттардың концентрациясы жоғары болса соқтығысуда көп болады. Осындай көптеген эксперименталдық материалдардың арқасында реакция жылдамдығының әрекеттесуші заттар концентрациясына тәуелділігін анықтайтын химиялық кинетиканың негізгі заңы тұжырымдалған:

химиялық реакцияның жылдамдығы әрекеттесуші заттардың концентрациясының көбейтіндісіне пропорционал болады.

(1) реакция үшін заң мына теңдеумен өрнектеледі

(4.2)

Мұндағы С_А мен С_В —А және В заттарынын, концентрациясы моль/л, к k - реакцияның жылдамдық константасы деп аталатын пропорционалдық коэффициент. Химиялық кинетиканың негізгі заңын көбінесе әсер етуші массалар заңы деп атайды.

Жылдамдық константасының k физикалық мәнін, (4.2)-теңдеуінен анықтау қиын емес: оның сан мәні әрекеттесуші заттардың әрбірінің концентрациясы 1 моль/л немесе олардың көбейтіндісі бірге тең болғандағы реакция жылдамдығына тең.

Жылдамдық константасы әрекеттесуші заттардың табиғатына, температураға тәуелді болады, бірақ олардың концентрациясына тәуелді емес.

Реакция жылдамдығы мен әрекеттесуші заттардың концентрациясын бірге қарастыратын теңдеуді (4.2) реакцияның кинетикалық теңдеуі деп атайды. Егер реакцияның кинетикалық теңдеуі тәжірибе жүзінде анықталған болса, онда ол арқылы әрекеттесуші заттардың басқа да концентрациясы үшін жылдамдықты есептеуге болады.

Химиялық кинетиканың негізгі заңы қатты күйдегі әрекеттесуші заттардың концентрациясын есепке алмайды, себебі олардың концентрациясы тұрақты, олардың сыртқы беті ғана әрекеттесуге қатысады. Мәселен, көмірдің жану реакциясы үшін С+О₂=СО₂ реакцияның қинетикалық теңдеуі v = k с — болады мұндағы k жылдамдық константасы, с — қатты заттың концентрациясы; s — зат бетінің ауданы. Бұлар тұрақты шамалар. Тұрақты шамалардың көбейтіндісін R мен белгілеп, v = R С₀₂ болатындығын табамыз яғни реакция жылдамдығы тек қана оттек концентрациясына пропорционал болады.

Температураның әсері. Реакция жылдамдығының температураға тәуелділігі Вант-Гофф ережесі бойынша анықталады.

температураны әрбір 10°С көтерсе көптеген реакциялардың жылдамдығы 2—4 есе артады.

Бұл тәуелділікті математикада мына қатынас бойынша өрнектейді

(4.3)

Мұндағы , —бастапқы (t₁) және соңғы (t₂) температурадағы реакция жылдамдығы, ал γ - әрекеттесуші заттардың температурасын 10°С көтергенде реакция жылдамдығының неше есе өсетіндігін көрсететін реакция жылдамдығының температурасының коэффициенті.

Вант-Гофф ережесі реакция жылдамдығына температураның қалай әсер ететіндігіне тек қана жуықтап баға береді. Температура реакция жылдамдығына әсер етіп жылдамдық константасын жоғарылатады.