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.