II.1. Скорость химической реакции

Скорость химической реакции обычно характеризуется изменением концентрации одного из исходных веществ или конечных продуктов в единицу времени.

Скорость гомогенной и скорость гетерогенной реакции определяются различно.

Для гомогенной реакции скорость рассчитывается через количество вещества, вступившего в реакцию или образовавшегося при реакции в единицу времени в единице объема. Cкорость гомогенной реакции рассчитывается u =dc/dt и измеряется в (моль/л∙с). Для гетерогенной реакции скорость рассчитывается по выражению u =dc/S∙dt и измеряется в (моль/м²∙с).

На рис.4 представлены кривые, соответствующие изменению концентраций исходных веществ и продуктов реакций со временем. Концентрации исходных веществ со временем уменьшаются, а концентрации продуктов увеличиваются. Скорость реакции всегда остается положительной величиной, обычно рассчитывается средняя скорость реакции.

Рис.4. Изменение концентрации исходного вещества (a) и продукта реакции (b) со временем.

Если в момент времени τ₁ и τ₂ концентрации одного из веществ равны С₁ и С₂ (рис.3), то среднюю скорость реакции u выражают уравнением:

u =|С₂ – С₁|/(τ₂-t₁) = ΔС/Δτ, моль/л∙с

Скорость реакции равна первой производной зависимости концентрации от времени, физический смысл первой производной dc/dt - она равна тангенсу угла наклона касательной кривой С = f(τ). На рис.5 представлена зависимость изменения концентрации продукта реакции от времени и расчет скорости реакции.

Рис.5. Зависимость изменения концентрации продукта реакции от времени

Скорость реакции может быть измерена также по изменению объема выделяющегося газа, изменению количества образующегося осадка, вязкости раствора, его оптической плотности, рН раствора, электропроводности и др.

На скорость реакции влияют следующие факторы: природа реагирующих веществ, концентрация, температура, давление, наличие в системе катализатора.