อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี- การเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยาอย่างใดอย่างหนึ่งต่อหน่วยเวลาในหน่วยพื้นที่ปฏิกิริยา เป็นแนวคิดหลักในจลนศาสตร์เคมี อัตราของปฏิกิริยาเคมีจะเป็นค่าบวกเสมอ ดังนั้นหากถูกกำหนดโดยสารตั้งต้น (ความเข้มข้นซึ่งลดลงระหว่างการทำปฏิกิริยา) ค่าผลลัพธ์ที่ได้จะถูกคูณด้วย −1

ตัวอย่างปฏิกิริยา:

การแสดงออกของความเร็วจะมีลักษณะดังนี้:

-

อัตราของปฏิกิริยาเคมี ณ เวลาใดๆ จะเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เพิ่มขึ้นจนมีกำลังเท่ากับสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์

• สำหรับปฏิกิริยาเบื้องต้น เลขชี้กำลังของความเข้มข้นของสารแต่ละชนิดมักจะเท่ากับสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ของมัน สำหรับปฏิกิริยาที่ซับซ้อน กฎนี้จะไม่ถูกปฏิบัติตาม นอกจากความเข้มข้นแล้ว ปัจจัยต่อไปนี้ยังส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีด้วย:
• ลักษณะของสารตั้งต้น
• การปรากฏตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา
• อุณหภูมิ (กฎของ van't Hoff)
• ความดัน,

พื้นที่ผิวของสารที่ทำปฏิกิริยา หากเราพิจารณาปฏิกิริยาเคมีที่ง่ายที่สุด A + B → C เราจะสังเกตเห็นสิ่งนั้นทันที

ความเร็วของปฏิกิริยาเคมีไม่คงที่

• วรรณกรรม
• Kubasov A. A. จลนพลศาสตร์เคมีและการเร่งปฏิกิริยา
• Prigozhin I. , Defey R. อุณหพลศาสตร์เคมี. โนโวซีบีสค์: Nauka, 1966. 510 น.

Yablonsky G.S. , Bykov V.I. , Gorban A.N. , แบบจำลองจลน์ของปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยา, Novosibirsk: Nauka (แผนก Sib.), 1983. - 255 p.

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

ดูว่า "อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร: แนวคิดพื้นฐานของจลนพลศาสตร์เคมี สำหรับปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างง่าย อัตราของปฏิกิริยาเคมีจะวัดโดยการเปลี่ยนแปลงจำนวนโมลของสารที่เกิดปฏิกิริยา (ที่ปริมาตรคงที่ของระบบ) หรือโดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นใดๆ...

พจนานุกรมสารานุกรมขนาดใหญ่อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี - แนวคิดพื้นฐานของเคมี จลนศาสตร์ซึ่งแสดงอัตราส่วนของปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยา (เป็นโมล) ต่อระยะเวลาที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างกัน เนื่องจากความเข้มข้นของสารตั้งต้นเปลี่ยนแปลงระหว่างปฏิกิริยา อัตราจึงมักจะ ...

สารานุกรมโพลีเทคนิคขนาดใหญ่- ปริมาณที่แสดงลักษณะความรุนแรงของปฏิกิริยาเคมี อัตราการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาคือปริมาณของผลิตภัณฑ์นี้ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยปริมาตร (หากปฏิกิริยาเป็นเนื้อเดียวกัน) หรือต่อ... ...

แนวคิดพื้นฐานของจลนพลศาสตร์เคมี สำหรับปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างง่าย อัตราของปฏิกิริยาเคมีจะวัดโดยการเปลี่ยนแปลงจำนวนโมลของสารที่เกิดปฏิกิริยา (ที่ปริมาตรคงที่ของระบบ) หรือโดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นใดๆ... พจนานุกรมสารานุกรม

ปริมาณที่แสดงลักษณะความรุนแรงของปฏิกิริยาเคมี (ดูปฏิกิริยาเคมี) อัตราการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาคือปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยปริมาตร (ถ้า... ...

ขั้นพื้นฐาน แนวคิดเรื่องเคมี จลนศาสตร์ สำหรับปฏิกิริยาเอกพันธ์อย่างง่ายของ S. x ร. วัดโดยการเปลี่ยนแปลงจำนวนโมลที่ทำปฏิกิริยาในหน่วย va (ที่ปริมาตรคงที่ของระบบ) หรือโดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของ va เริ่มต้นหรือผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา (หากปริมาตรของระบบ ...

สำหรับปฏิกิริยาที่ซับซ้อนประกอบด้วยปฏิกิริยาหลายอย่าง ขั้นตอน (ปฏิกิริยาธรรมดาหรือปฏิกิริยาเบื้องต้น) กลไกคือชุดของขั้นตอนซึ่งเป็นผลมาจากการที่วัสดุเริ่มต้นถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ โมเลกุลสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกลางในปฏิกิริยาเหล่านี้ได้... ... วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ. พจนานุกรมสารานุกรม

- (ปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก) ปฏิกิริยาการแทนที่ซึ่งการโจมตีดำเนินการโดยรีเอเจนต์นิวคลีโอฟิลิกที่มีคู่อิเล็กตรอนเดี่ยว หมู่ที่ออกจากปฏิกิริยาทดแทนนิวคลีโอฟิลิกเรียกว่านิวคลีโอฟิวจ์ ทุกสิ่งทุกอย่าง... วิกิพีเดีย

การแปรสภาพของสารบางชนิดไปเป็นสารอื่นที่แตกต่างไปจากเดิมในองค์ประกอบหรือโครงสร้างทางเคมี จำนวนอะตอมทั้งหมดของแต่ละองค์ประกอบที่กำหนด รวมถึงองค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบเป็นสารจะยังคงอยู่ใน R. x ไม่เปลี่ยนแปลง; R.x นี้... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

ความเร็วในการวาด- ความเร็วเชิงเส้นของการเคลื่อนที่ของโลหะที่ทางออกจากแม่พิมพ์ m/s สำหรับเครื่องวาดรูปสมัยใหม่ ความเร็วในการวาดสูงถึง 50–80 m/s อย่างไรก็ตาม แม้ในขณะที่ดึงลวด ความเร็วตามกฎจะต้องไม่เกิน 30–40 m/s ที่… … พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี สมดุลเคมี

วางแผน:

1. แนวคิดเรื่องอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

2. ปัจจัยที่ส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

3. สมดุลเคมี ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อความสมดุลของการกระจัด หลักการของเลอ ชาเตอลิเยร์

ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นในอัตราที่ต่างกัน ปฏิกิริยาเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในสารละลายที่เป็นน้ำ ตัวอย่างเช่น หากสารละลายแบเรียมคลอไรด์และโซเดียมซัลเฟตถูกระบายออกไป ตะกอนสีขาวของแบเรียมซัลเฟตจะตกตะกอนทันที เอทิลีนจะทำให้น้ำโบรมีนเปลี่ยนสีได้อย่างรวดเร็วแต่ไม่ทันที สนิมจะค่อยๆ ก่อตัวบนวัตถุที่เป็นเหล็ก มีคราบจุลินทรีย์ปรากฏบนผลิตภัณฑ์ทองแดงและทองแดง และใบไม้เน่าเปื่อย

วิทยาศาสตร์ศึกษาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีรวมทั้งระบุการขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของกระบวนการ - จลนพลศาสตร์เคมี

หากปฏิกิริยาเกิดขึ้นในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน เช่น ในสถานะสารละลายหรือก๊าซ ปฏิกิริยาของสารตั้งต้นจะเกิดขึ้นทั่วทั้งปริมาตร ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่า เป็นเนื้อเดียวกัน

หากปฏิกิริยาเกิดขึ้นระหว่างสารที่มีสถานะการรวมกลุ่มต่างกัน (เช่น ระหว่างของแข็งกับก๊าซหรือของเหลว) หรือระหว่างสารที่ไม่สามารถสร้างตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันได้ (เช่น ระหว่างของเหลวที่ผสมไม่ได้สองชนิด) ก็จะเกิดขึ้น เฉพาะบนพื้นผิวสัมผัสของสารเท่านั้น ปฏิกิริยาดังกล่าวเรียกว่า ต่างกัน

υของปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารต่อหน่วยต่อหน่วยปริมาตร:

υ =Δn / Δt ∙V

โดยที่ Δ n คือการเปลี่ยนแปลงจำนวนโมลของสารตัวใดตัวหนึ่ง (ส่วนใหญ่มักจะเป็นของดั้งเดิม แต่ก็สามารถเป็นผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาได้เช่นกัน) (โมล)

V – ปริมาตรของก๊าซหรือสารละลาย (ลิตร)

เนื่องจาก Δ n / V = ​​​​ΔC (การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้น) ดังนั้น

υ =Δ C / Δt (โมล/ลิตร∙ s)

υ ของปฏิกิริยาที่ต่างกันจะถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารต่อหน่วยเวลาบนพื้นผิวหน่วยที่สัมผัสกับสาร

υ =Δn / Δt ∙ ส

โดยที่ Δ n – การเปลี่ยนแปลงปริมาณของสาร (รีเอเจนต์หรือผลิตภัณฑ์) (โมล)

Δt – ช่วงเวลา (s, นาที);

S – พื้นที่ผิวสัมผัสของสาร (ซม. 2, ม. 2)

ทำไมอัตราการเกิดปฏิกิริยาต่างกันจึงไม่เท่ากัน?

เพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีเริ่มต้นขึ้น โมเลกุลของสารที่ทำปฏิกิริยาจะต้องชนกัน แต่ไม่ใช่ว่าการชนทุกครั้งจะส่งผลให้เกิดปฏิกิริยาเคมี เพื่อให้การชนกันทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี โมเลกุลจะต้องมีพลังงานสูงเพียงพอ อนุภาคที่สามารถเกิดปฏิกิริยาเคมีเมื่อชนกันเรียกว่า คล่องแคล่ว.พวกมันมีพลังงานส่วนเกินเมื่อเทียบกับพลังงานเฉลี่ยของอนุภาคส่วนใหญ่ - พลังงานกระตุ้น อีกระทำมีอนุภาคออกฤทธิ์ในสารน้อยกว่าพลังงานเฉลี่ยมาก ดังนั้นสำหรับปฏิกิริยาหลายอย่างที่จะเริ่มต้น ระบบจะต้องได้รับพลังงานบางส่วน (แสงวูบวาบ ความร้อน การกระแทกทางกล)

อุปสรรคด้านพลังงาน (มูลค่า อีกระทำ) จะแตกต่างกันสำหรับปฏิกิริยาที่แตกต่างกัน ยิ่งมีค่าน้อย ปฏิกิริยาก็จะยิ่งเกิดขึ้นได้ง่ายและเร็วขึ้นเท่านั้น

2. ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อ υ(จำนวนการชนกันของอนุภาคและประสิทธิภาพ)

1) ลักษณะของสารตั้งต้น:องค์ประกอบ โครงสร้าง => พลังงานกระตุ้น

▪ ยิ่งน้อย. อีกระทำยิ่ง υ;

ถ้า อีกระทำ < 40 кДж/моль, то это значит, что значительная часть столкновений между частицами реагирующих веществ приводит к их взаимодействию, и скорость такой реакции очень большая. Все реакции ионного обмена протекают практически мгновенно, т.к. в этих реакциях участвуют разноименнозаряженные частицы, и энергия активации в этих случаях ничтожно мала.

ถ้า อีกระทำ> 120 กิโลจูล/โมล ซึ่งหมายความว่าการชนกันระหว่างอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์กันเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ทำให้เกิดปฏิกิริยา อัตราการเกิดปฏิกิริยาดังกล่าวต่ำมาก เช่น การเกิดสนิมของเหล็ก หรือ

การเกิดปฏิกิริยาการสังเคราะห์แอมโมเนียที่อุณหภูมิปกติแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสังเกตเห็น

ถ้า อีกระทำมีค่ากลาง (40 – 120 กิโลจูล/โมล) ดังนั้นอัตราของปฏิกิริยาดังกล่าวจะเป็นค่าเฉลี่ย ปฏิกิริยาดังกล่าวรวมถึงอันตรกิริยาของโซเดียมกับน้ำหรือเอธานอล การเปลี่ยนสีของน้ำโบรมีนกับเอทิลีน เป็นต้น

2) อุณหภูมิ: ที่ t ทุกๆ 10 0 C, υ 2-4 ครั้ง (ไม่ใช่กฎของฮอฟฟ์)

υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10

ที่ t จำนวนอนุภาคที่ทำงานอยู่ (s อีกระทำ) และการชนกันที่เกิดขึ้น

ภารกิจที่ 1อัตราของปฏิกิริยาบางอย่างที่ 0 0 C เท่ากับ 1 โมล/ลิตร ∙ ชั่วโมง ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของปฏิกิริยาคือ 3 อัตราของปฏิกิริยานี้จะอยู่ที่ 30 0 C เท่าใด

υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10

υ 2 =1∙3 30-0/10 = 3 3 =27 โมล/ลิตร∙ชม.

3) ความเข้มข้น:ยิ่งเกิดการชนกันและ υ บ่อยขึ้นเท่านั้น ที่อุณหภูมิคงที่สำหรับปฏิกิริยา mA + nB = C ตามกฎของการกระทำของมวล:

υ = k ∙ C A ม. ∙ C B n

โดยที่ k คือค่าคงที่อัตรา

C – ความเข้มข้น (โมล/ลิตร)

กฎแห่งการกระทำของมวล:

อัตราของปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนกับผลคูณของความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยา ซึ่งมีกำลังเท่ากับค่าสัมประสิทธิ์ของสารในสมการปฏิกิริยา

ซี.ดี.เอ็ม. ไม่ได้คำนึงถึงความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยาในสถานะของแข็งเพราะว่า พวกมันทำปฏิกิริยาบนพื้นผิวและความเข้มข้นของมันมักจะคงที่

ภารกิจที่ 2ปฏิกิริยาเกิดขึ้นตามสมการ A + 2B → C อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเปลี่ยนแปลงกี่ครั้งและอย่างไรเมื่อความเข้มข้นของสาร B เพิ่มขึ้น 3 เท่า

วิธีแก้ไข:υ = k ∙ C A m ∙ C B n

υ = k ∙ C A ∙ C B 2

υ 1 = k ∙ a ∙ b 2

υ 2 = k ∙ a ∙ 3 ใน 2

υ 1 / υ 2 = a ∙ใน 2 / a ∙ 9 ใน 2 = 1/9

คำตอบ: จะเพิ่มขึ้น 9 เท่า

สำหรับสารที่เป็นก๊าซ อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะขึ้นอยู่กับความดัน

ยิ่งความดันสูง ความเร็วก็จะยิ่งสูงขึ้น

4) ตัวเร่งปฏิกิริยา– สารที่เปลี่ยนกลไกการเกิดปฏิกิริยาลดลง อีกระทำ => υ .

▪ ตัวเร่งปฏิกิริยายังคงไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากปฏิกิริยาเสร็จสิ้น

▪ เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพซึ่งเป็นโปรตีนโดยธรรมชาติ

▪ สารยับยั้ง – สารที่ ↓ υ

5) สำหรับปฏิกิริยาที่ต่างกัน υ ยังขึ้นอยู่กับ:

▪ สถานะของพื้นผิวสัมผัสของสารที่ทำปฏิกิริยา

เปรียบเทียบ: เทสารละลายกรดซัลฟิวริกในปริมาณเท่ากันลงในหลอดทดลอง 2 หลอด และในเวลาเดียวกัน ตะปูเหล็กก็ถูกหย่อนลงในหลอดหนึ่งและตะไบเหล็กเข้าไปในอีกหลอดหนึ่ง . ดังนั้นในหลอดทดลองหลอดที่สอง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะมากกว่าหลอดแรก

ในชีวิตเราต้องเผชิญกับปฏิกิริยาเคมีที่แตกต่างกัน บางส่วนเช่นเดียวกับการเกิดสนิมของเหล็กสามารถคงอยู่ได้นานหลายปี ส่วนอย่างอื่นเช่นการหมักน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอล์ต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์ ฟืนในเตาเผาไหม้ภายในสองสามชั่วโมง และน้ำมันเบนซินในเครื่องยนต์เผาไหม้ในเสี้ยววินาที

เพื่อลดต้นทุนอุปกรณ์ โรงงานเคมีจึงเพิ่มความเร็วของปฏิกิริยา และกระบวนการบางอย่าง เช่น การเน่าเสียของอาหารและการกัดกร่อนของโลหะ จำเป็นต้องชะลอตัวลง

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีสามารถแสดงเป็น การเปลี่ยนแปลงในปริมาณของสสาร (n, โมดูโล) ต่อหน่วยเวลา (t) - เปรียบเทียบความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนไหวในฟิสิกส์กับการเปลี่ยนแปลงพิกัดต่อหน่วยเวลา: υ = Δx/Δt เพื่อให้ความเร็วไม่ขึ้นอยู่กับปริมาตรของภาชนะที่เกิดปฏิกิริยาเราจึงแบ่งการแสดงออกตามปริมาตรของสารที่ทำปฏิกิริยา (v) เช่น เราได้รับการเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยปริมาตรหรือ การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารชนิดใดชนิดหนึ่งต่อหน่วยเวลา:

n 2 − n 1 Δn
υ = –––––––––– = –––––––– = Δс/Δt (1)
(t 2 − t 1) v Δt v

โดยที่ c = n / v คือความเข้มข้นของสาร

Δ (อ่านว่า “เดลต้า”) เป็นชื่อที่ยอมรับโดยทั่วไปสำหรับการเปลี่ยนแปลงค่า

หากสารมีค่าสัมประสิทธิ์ต่างกันในสมการ อัตราการเกิดปฏิกิริยาของสารแต่ละตัวที่คำนวณโดยใช้สูตรนี้จะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 2 โมลทำปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์กับออกซิเจน 1 โมลใน 10 วินาทีใน 1 ลิตร:

2SO2 + O2 = 2SO3

อัตราออกซิเจนจะเป็น: υ = 1: (10 1) = 0.1 โมล/ลิตร วินาที

ความเร็วของซัลเฟอร์ไดออกไซด์: υ = 2: (10 1) = 0.2 โมล/ลิตร วินาที- ไม่จำเป็นต้องท่องจำและพูดในระหว่างการสอบโดยมีตัวอย่างให้เพื่อไม่ให้สับสนหากมีคำถามนี้เกิดขึ้น

อัตราของปฏิกิริยาที่ต่างกัน (รวมถึงของแข็ง) มักแสดงต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวสัมผัส:

∆n
υ = –––––– (2)
∆t ส

ปฏิกิริยาจะเรียกว่าต่างกันเมื่อสารตั้งต้นอยู่ในระยะที่ต่างกัน:

• ของแข็งที่มีของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซอีกชนิดหนึ่ง
• ของเหลวที่ละลายไม่ได้สองชนิด
• ของเหลวกับแก๊ส

ปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันเกิดขึ้นระหว่างสารในเฟสเดียว:

• ระหว่างของเหลวที่ผสมกันอย่างดี
• ก๊าซ
• สารในสารละลาย

สภาวะที่ส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

1) ความเร็วของปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับ ลักษณะของสารตั้งต้น- พูดง่ายๆ ก็คือ สารต่างๆ จะทำปฏิกิริยาในอัตราที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น สังกะสีทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับกรดไฮโดรคลอริก ในขณะที่เหล็กทำปฏิกิริยาค่อนข้างช้า

2) ยิ่งความเร็วในการตอบสนองสูงเท่าไรก็ยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น ความเข้มข้นสาร สังกะสีจะทำปฏิกิริยากับกรดเจือจางสูงนานกว่ามาก

3) ความเร็วของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเพิ่มขึ้น อุณหภูมิ- ตัวอย่างเช่นเพื่อให้เชื้อเพลิงเผาไหม้จำเป็นต้องจุดไฟนั่นคือเพิ่มอุณหภูมิ สำหรับปฏิกิริยาหลายอย่าง อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10°C มาพร้อมกับอัตราการเพิ่มขึ้น 2–4 เท่า

4) ความเร็ว ต่างกันปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้น พื้นผิวของสารที่ทำปฏิกิริยา- ของแข็งมักถูกบดเพื่อจุดประสงค์นี้ ตัวอย่างเช่น เพื่อให้เหล็กและผงซัลเฟอร์ทำปฏิกิริยาเมื่อถูกความร้อน เหล็กจะต้องอยู่ในรูปของขี้เลื่อยเนื้อละเอียด

โปรดทราบว่าในกรณีนี้คือสูตร (1) โดยนัย! สูตร (2) แสดงความเร็วต่อหน่วยพื้นที่ จึงไม่สามารถขึ้นอยู่กับพื้นที่ได้

5) อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารยับยั้ง

ตัวเร่งปฏิกิริยา-สารเร่ง ปฏิกริยาเคมีแต่พวกมันเองก็ไม่ได้ถูกเผาผลาญไป ตัวอย่างคือการสลายตัวอย่างรวดเร็วของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ด้วยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยา - แมงกานีส (IV) ออกไซด์:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2

แมงกานีส (IV) ออกไซด์ยังคงอยู่ที่ด้านล่างและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

สารยับยั้ง- สารที่ทำให้ปฏิกิริยาช้าลง ตัวอย่างเช่น มีการเติมสารยับยั้งการกัดกร่อนลงในระบบทำน้ำร้อนเพื่อยืดอายุของท่อและแบตเตอรี่ ในรถยนต์ สารยับยั้งการกัดกร่อนจะถูกเติมลงในน้ำมันเบรกและน้ำหล่อเย็น

ตัวอย่างเพิ่มเติมบางส่วน

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี- การเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยาอย่างใดอย่างหนึ่งต่อหน่วยเวลาในหน่วยพื้นที่ปฏิกิริยา

ความเร็วของปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้:

• ลักษณะของสารที่ทำปฏิกิริยา
• ความเข้มข้นของสารตั้งต้น
• พื้นผิวสัมผัสของสารที่ทำปฏิกิริยา (ในปฏิกิริยาที่ต่างกัน)
• อุณหภูมิ;
• การกระทำของตัวเร่งปฏิกิริยา

ทฤษฎีการชนแบบแอคทีฟช่วยให้เราสามารถอธิบายอิทธิพลของปัจจัยบางประการต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ บทบัญญัติหลักของทฤษฎีนี้:

• ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคของสารตั้งต้นที่มีพลังงานจำนวนหนึ่งชนกัน
• ยิ่งอนุภาคของสารตั้งต้นมีมากเท่าไร ยิ่งอยู่ใกล้กันมากเท่าไร ก็ยิ่งมีแนวโน้มที่จะชนกันและทำปฏิกิริยามากขึ้นเท่านั้น
• การชนที่มีประสิทธิภาพเท่านั้นที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยา เช่น ส่วนที่ "ความสัมพันธ์เก่า" ถูกทำลายหรืออ่อนแอลง ดังนั้น "ความสัมพันธ์ใหม่" จึงเกิดขึ้นได้ อนุภาคจะต้องมีพลังงานเพียงพอ
• เรียกว่าพลังงานส่วนเกินขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการชนกันของอนุภาคของสารตั้งต้นอย่างมีประสิทธิภาพ พลังงานกระตุ้น Ea
• กิจกรรม สารเคมีแสดงออกด้วยพลังงานกระตุ้นต่ำของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับพวกมัน ยิ่งพลังงานกระตุ้นต่ำ อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะยิ่งสูงขึ้นตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาระหว่างแคตไอออนและแอนไอออน พลังงานกระตุ้นต่ำมาก ดังนั้นปฏิกิริยาดังกล่าวจึงเกิดขึ้นเกือบจะในทันที

อิทธิพลของความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา

เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น เพื่อให้ปฏิกิริยาเกิดขึ้น อนุภาคเคมีสองตัวจะต้องมารวมกัน ดังนั้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาจึงขึ้นอยู่กับจำนวนการชนกันระหว่างอนุภาคเหล่านั้น การเพิ่มจำนวนอนุภาคในปริมาตรที่กำหนดจะนำไปสู่การชนบ่อยขึ้นและอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น

การเพิ่มขึ้นของอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในเฟสก๊าซจะเป็นผลมาจากความดันที่เพิ่มขึ้นหรือปริมาตรที่ครอบครองโดยส่วนผสมลดลง

จากข้อมูลการทดลองในปี พ.ศ. 2410 นักวิทยาศาสตร์ชาวนอร์เวย์ K. Guldberg และ P. Waage และเป็นอิสระจากพวกเขาในปี พ.ศ. 2408 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย N.I. เบเคตอฟได้กำหนดกฎพื้นฐานของจลนศาสตร์เคมีขึ้น การขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของสารตั้งต้น -

กฎแห่งการกระทำมวล (LMA):

อัตราของปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนกับผลคูณของความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยา ซึ่งมีกำลังเท่ากับค่าสัมประสิทธิ์ของสารในสมการปฏิกิริยา (“มวลประสิทธิผล” เป็นคำพ้องสำหรับแนวคิดสมัยใหม่เรื่อง “ความเข้มข้น”)

เอเอ+บีบี =ซีซี +ดีดีที่ไหน เค– อัตราการเกิดปฏิกิริยาคงที่

ZDM ดำเนินการเฉพาะกับปฏิกิริยาเคมีเบื้องต้นที่เกิดขึ้นในขั้นตอนเดียวเท่านั้น หากปฏิกิริยาเกิดขึ้นตามลำดับผ่านหลายขั้นตอน ความเร็วรวมของกระบวนการทั้งหมดจะถูกกำหนดโดยส่วนที่ช้าที่สุด

นิพจน์สำหรับอัตราของปฏิกิริยาประเภทต่างๆ

ZDM หมายถึงปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน ถ้าปฏิกิริยาต่างกัน (รีเอเจนต์อยู่ในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน) สมการ ZDM จะรวมเฉพาะรีเอเจนต์ที่เป็นของเหลวหรือก๊าซเท่านั้น และไม่รวมของแข็ง ซึ่งส่งผลต่อค่าคงที่อัตรา k เท่านั้น

โมเลกุลของปฏิกิริยาคือจำนวนโมเลกุลขั้นต่ำที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางเคมีเบื้องต้น ขึ้นอยู่กับความเป็นโมเลกุล ปฏิกิริยาเคมีเบื้องต้นแบ่งออกเป็นโมเลกุล (A →) และสองโมเลกุล (A + B →); ปฏิกิริยาไตรโมเลกุลมีน้อยมาก

อัตราการเกิดปฏิกิริยาต่างกัน

• ขึ้นอยู่กับ พื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างสาร, เช่น. ระดับการบดของสารและความสมบูรณ์ของการผสมรีเอเจนต์
• ตัวอย่างคือการเผาไม้ ท่อนไม้ทั้งหมดจะเผาไหม้ในอากาศค่อนข้างช้า หากคุณเพิ่มพื้นผิวสัมผัสระหว่างไม้กับอากาศ โดยแยกท่อนไม้ออกเป็นชิ้นๆ อัตราการเผาไหม้จะเพิ่มขึ้น
• เหล็กที่ลุกติดไฟได้เองจะถูกเทลงบนแผ่นกระดาษกรอง ในช่วงฤดูใบไม้ร่วง อนุภาคเหล็กจะร้อนและจุดไฟเผากระดาษ

ผลกระทบของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา

ในศตวรรษที่ 19 Van't Hoff นักวิทยาศาสตร์ชาวดัตช์ค้นพบการทดลองว่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 o C อัตราของปฏิกิริยาหลายอย่างจะเพิ่มขึ้น 2-4 เท่า

กฎของแวนต์ ฮอฟฟ์

สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10 4 C อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น 2-4 เท่า

ที่นี่ γ (อักษรกรีก "แกมมา") - ที่เรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิหรือค่าสัมประสิทธิ์ van't Hoff รับค่าตั้งแต่ 2 ถึง 4

สำหรับแต่ละปฏิกิริยาเฉพาะ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิจะถูกกำหนดโดยการทดลอง มันแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าอัตราของปฏิกิริยาเคมีที่กำหนด (และค่าคงที่ของอัตรา) จะเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนเท่าใดเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุกๆ 10 องศา

กฎของแวนต์ ฮอฟฟ์ใช้ในการประมาณการเปลี่ยนแปลงของค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นหรือลดลง ความสัมพันธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นระหว่างค่าคงที่ของอัตราและอุณหภูมิถูกกำหนดโดยนักเคมีชาวสวีเดน Svante Arrhenius:

ยังไง มากกว่า E ปฏิกิริยาเฉพาะดังนั้น น้อย(ที่อุณหภูมิที่กำหนด) จะเป็นอัตราคงที่ k (และอัตรา) ของปฏิกิริยานี้ การเพิ่มขึ้นของ T นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอัตราคงที่ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทำให้จำนวนโมเลกุล "มีพลัง" เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งสามารถเอาชนะสิ่งกีดขวางการกระตุ้น Ea ได้

ผลของตัวเร่งปฏิกิริยาต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยา

คุณสามารถเปลี่ยนอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้โดยใช้สารพิเศษที่เปลี่ยนกลไกการเกิดปฏิกิริยาและกำหนดทิศทางไปตามเส้นทางที่มีพลังมากขึ้นด้วยพลังงานกระตุ้นที่ต่ำกว่า

ตัวเร่งปฏิกิริยา- สิ่งเหล่านี้คือสารที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีและเพิ่มความเร็ว แต่เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาพวกมันยังคงไม่เปลี่ยนแปลงทั้งในเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ

สารยับยั้ง– สารที่ทำให้ปฏิกิริยาเคมีช้าลง

เรียกว่าการเปลี่ยนอัตราของปฏิกิริยาเคมีหรือทิศทางโดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา การเร่งปฏิกิริยา .

ปฏิกิริยาความเร็วถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของโมลของสารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่ง:

V = ± ((C 2 - C 1) / (t 2 - เสื้อ 1)) = ± (DC / Dt)

โดยที่ C 1 และ C 2 คือความเข้มข้นของโมลาร์ของสาร ณ เวลา t 1 และ t 2 ตามลำดับ (เครื่องหมาย (+) - หากอัตราถูกกำหนดโดยผลคูณของปฏิกิริยา เครื่องหมาย (-) - โดยสารเริ่มต้น)

ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของสารที่ทำปฏิกิริยาชนกัน ความเร็วของมันถูกกำหนดโดยจำนวนการชนและความน่าจะเป็นที่จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลง จำนวนการชนกันถูกกำหนดโดยความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยา และความน่าจะเป็นของการเกิดปฏิกิริยาจะถูกกำหนดโดยพลังงานของโมเลกุลที่ชนกัน
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
1. ลักษณะของสารที่ทำปฏิกิริยา ธรรมชาติของพันธะเคมีและโครงสร้างของโมเลกุลรีเอเจนต์มีบทบาทสำคัญ ปฏิกิริยาดำเนินไปในทิศทางของการทำลายพันธะที่แข็งแกร่งน้อยกว่าและการก่อตัวของสารที่มีพันธะที่แข็งแกร่งกว่า ดังนั้นการทำลายพันธะในโมเลกุล H 2 และ N 2 จึงต้องใช้พลังงานสูง โมเลกุลดังกล่าวมีปฏิกิริยาเล็กน้อย การทำลายพันธะในโมเลกุลที่มีขั้วสูง (HCl, H 2 O) ต้องใช้พลังงานน้อยลง และอัตราการเกิดปฏิกิริยาก็สูงกว่ามาก ปฏิกิริยาระหว่างไอออนในสารละลายอิเล็กโทรไลต์เกิดขึ้นเกือบจะในทันที
ตัวอย่าง
ฟลูออรีนทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนอย่างระเบิดได้ที่อุณหภูมิห้อง โบรมีนจะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนอย่างช้าๆ เมื่อถูกความร้อน
แคลเซียมออกไซด์ทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างรุนแรงและปล่อยความร้อนออกมา คอปเปอร์ออกไซด์ - ไม่ทำปฏิกิริยา

2. ความเข้มข้น เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น (จำนวนอนุภาคต่อหน่วยปริมาตร) การชนกันของโมเลกุลของสารที่ทำปฏิกิริยาเกิดขึ้นบ่อยขึ้น - อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น
กฎแห่งการกระทำโดยรวม (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
อัตราของปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของความเข้มข้นของสารตั้งต้น

เอเอ+บีบี+ . - - . - -

• [ก] ก [ข] ข . - -

ค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา k ขึ้นอยู่กับลักษณะของสารตั้งต้น อุณหภูมิ และตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้น
ความหมายทางกายภาพของอัตราคงที่คือ เท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ความเข้มข้นต่อหน่วยของสารตั้งต้น
สำหรับปฏิกิริยาที่ต่างกัน ความเข้มข้นของเฟสของแข็งจะไม่รวมอยู่ในการแสดงออกของอัตราการเกิดปฏิกิริยา

3. อุณหภูมิ สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10°C อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น 2-4 เท่า (กฎของแวนต์ ฮอฟฟ์) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก t 1 เป็น t 2 การเปลี่ยนแปลงของอัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

		(เสื้อ 2 - เสื้อ 1) / 10
วีที 2 / วีที 1	= ก

(โดยที่ Vt 2 และ Vt 1 คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ t 2 และ t 1 ตามลำดับ g คือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของปฏิกิริยานี้)
กฎของ Van't Hoff ใช้ได้เฉพาะในช่วงอุณหภูมิที่แคบเท่านั้น แม่นยำยิ่งขึ้นคือสมการของ Arrhenius:

• อี -เอ/RT

ที่ไหน
A เป็นค่าคงที่ขึ้นอยู่กับลักษณะของสารตั้งต้น
R คือค่าคงที่ของก๊าซสากล

Ea คือพลังงานกระตุ้นเช่น พลังงานที่โมเลกุลที่ชนกันต้องมีเพื่อให้การชนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
แผนภาพพลังงานของปฏิกิริยาเคมี

ปฏิกิริยาคายความร้อน	ปฏิกิริยาดูดความร้อน

A - รีเอเจนต์, B - คอมเพล็กซ์ที่เปิดใช้งาน (สถานะการเปลี่ยนผ่าน), C - ผลิตภัณฑ์
ยิ่งพลังงานกระตุ้น Ea สูง อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

4. พื้นผิวสัมผัสของสารที่ทำปฏิกิริยา สำหรับระบบที่ต่างกัน (เมื่อสารอยู่ในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน) ยิ่งพื้นผิวสัมผัสมีขนาดใหญ่เท่าไร ปฏิกิริยาก็จะยิ่งเกิดขึ้นเร็วขึ้นเท่านั้น พื้นที่ผิวของของแข็งสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการบดและสำหรับสารที่ละลายได้โดยการละลาย

5. การเร่งปฏิกิริยา สารที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาและเพิ่มความเร็วของสารซึ่งคงอยู่ไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาเรียกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา กลไกการออกฤทธิ์ของตัวเร่งปฏิกิริยาสัมพันธ์กับการลดลงของพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาเนื่องจากการก่อตัวของสารประกอบระดับกลาง ที่ การเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันรีเอเจนต์และตัวเร่งปฏิกิริยาประกอบด้วยเฟสเดียว (อยู่ในสถานะการรวมตัวเดียวกัน) โดยมี การเร่งปฏิกิริยาต่างกัน- ระยะต่างๆ (อยู่ในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน) ในบางกรณี กระบวนการทางเคมีที่ไม่พึงประสงค์สามารถเกิดขึ้นได้ช้าลงอย่างรวดเร็วโดยการเติมสารยับยั้งลงในตัวกลางที่ทำปฏิกิริยา ("ปรากฏการณ์" การเร่งปฏิกิริยาเชิงลบ").