Таким образом, скорость гомогенной химической реакции можно представить как изменение концентрации любого из реагирующих веществ[1] в единицу времени, т.е. производную от концентрации по времени. Вместе с тем из приведенных выше уравнений следует, что скорость _имиической реакции всегда положительна, а производная концентрации по времени может быть как положительной, так и отрицательной. Она положительна, если концентрация возрастает и отрицательна, если концентрация убывает[2].
Численные значения скорости в любой момент времени должны отличаться, поскольку при постоянных внешних условиях количество реагирующих веществ изменяется. Поэтому различают среднюю и истинную скорости химической реакции[3]. Истинную скорость представляют выражениями вида (3.7) и относят к определенному моменту времени.
Выражение для средней скорости имеет общий вид[4]:
Vср = ±Dci /(nI Dt) (3.9)
Среднюю скорость относят к строго конкретному промежутку времени. Размерность средней скорости - [концентрация]×[время-1].
Для реакций в газовой фазе количество реагирующих веществ обычно выражают через парциальные давления. Поэтому уравнениям (3.7) и (3.9) будут соответствовать следующие равенства:
v = ±dрi/(nidt )и vср = ±Dрi /(ni Dt) (3.10)
Следует отметить, что скорость гетерогенной реакции определяют как количество вещества, реагирующее на единице поверхности за единицу времени. Поэтому ее не связывают непосредственно с изменением концентрации.
Элементарные реакции (простые реакции)
Элементарная реакция - совокупность большого числа однотипных элементарных актов химического превращения. В результате элементарного акта образуются конечные или промежуточные продукты. Элементарную химическую реакцию можно представить в общем виде следующим образом:
a1A1 + a2A2= продукты (11)
Скорость элементарной реакции соответствует числу однотипных элементарных актов химических превращений за единицу времени в единице объема или на единице поверхности реакционного пространства. Поэтому скорость простой реакции определяется исключительно концентрацией исходных веществ и не зависит от концентрации продуктов. Если это не так, рассматриваемую реакцию следует отнести к сложным химическим реакциям.
Важной характеристикой простых реакций является молекулярность. Под молекулярностью понимают число молекул, участвующих в элементарном акте. Различают мономолекулярные, бимолекулярные и тримолекулярные химические реакции.
К мономолекулярным относят те реакции, в которых в элементарном акте участвует только одна молекула. Примерами таких реакций могут быть реакции распада или изомеризации.
К бимолекулярным реакциям относят те реакции, в которых в элементарном акте участвуют две молекулы.
К тримолекулярным реакциям относят те реакции, в которых в элементарном акте участвуют три молекулы. Это довольно редкий случай, т.к. одновременная встреча и химическое взаимодействие для трех молекул имеют небольшую вероятность. Примером тримолекулярной реакции может служить следующая реакция: 2NO + O2 = 2NO2.
Можно отметить, что большинство простых реакций являются бимолекулярными или мономолекулярными. Реакции более высокой молекулярности чем тримолекулярные неизвестны. Если из стехиометрического уравнения следует, что взаимодействует большое число молекул реакцию нельзя рассматривать как простую. Это сложная реакция, включающая ряд простых реакций.
Сложные реакции
Реакции, в которых можно выделить больше одной стадий являются сложными реакциями. В число стадий включают как основные стадии:
· транспорта,
· адсорбции (десорбции) реагирующих веществ,
· элементарные акты,
· предшествующие реакции.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.