Tốc độ phản ứng hóa học

Tốc độ phản ứng hóa học- sự thay đổi lượng của một trong các chất phản ứng trong một đơn vị thời gian trong một đơn vị không gian phản ứng. Là một khái niệm quan trọng trong động học hóa học. Tốc độ của phản ứng hóa học luôn là giá trị dương, do đó, nếu nó được xác định bởi chất ban đầu (nồng độ của chất này giảm trong quá trình phản ứng), thì giá trị thu được được nhân với −1.

Ví dụ cho phản ứng:

biểu thức cho tốc độ sẽ như thế này:

. Tốc độ của một phản ứng hóa học tại bất kỳ thời điểm nào đều tỷ lệ thuận với nồng độ của các chất phản ứng được nâng lên lũy thừa bằng hệ số cân bằng hóa học của chúng.

Đối với các phản ứng cơ bản, số mũ nồng độ của từng chất thường bằng hệ số cân bằng hóa học của nó; đối với các phản ứng phức tạp, quy tắc này không được tuân thủ. Ngoài nồng độ, các yếu tố sau ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học:

• bản chất của chất phản ứng,
• sự có mặt của chất xúc tác,
• nhiệt độ (theo quy tắc van'Hoff),
• áp lực,
• diện tích bề mặt của các chất phản ứng.

Nếu chúng ta xem xét phản ứng hóa học đơn giản nhất A + B → C, chúng ta sẽ nhận thấy rằng lập tức Tốc độ của phản ứng hóa học không phải là hằng số.

Văn học

• Kubasov A. A. Động học hóa học và xúc tác.
• Prigogine I., Defey R. Nhiệt động lực học hóa học. Novosibirsk: Nauka, 1966. 510 tr.
• Yablonsky G.S., Bykov V.I., Gorban A.N., Mô hình động học của phản ứng xúc tác, Novosibirsk: Nauka (Sib. Department), 1983. - 255 p.

Quỹ Wikimedia. 2010.

Xem “Tốc độ phản ứng hóa học” là gì trong các từ điển khác:

Khái niệm cơ bản về động học hóa học. Đối với các phản ứng đồng nhất đơn giản, tốc độ của phản ứng hóa học được đo bằng sự thay đổi số mol của chất phản ứng (ở một thể tích không đổi của hệ) hoặc bằng sự thay đổi nồng độ của bất kỳ chất ban đầu nào... Từ điển bách khoa lớn

TỈ LỆ PHẢN ỨNG HÓA HỌC- Khái niệm cơ bản về hóa học. động học, biểu thị tỷ lệ giữa lượng chất phản ứng (tính bằng mol) với khoảng thời gian xảy ra tương tác. Vì nồng độ các chất phản ứng thay đổi trong quá trình tương tác nên tốc độ thường là ... Bách khoa toàn thư bách khoa lớn

tốc độ phản ứng hóa học- đại lượng đặc trưng cho cường độ của phản ứng hóa học. Tốc độ hình thành sản phẩm phản ứng là lượng sản phẩm này là kết quả của một phản ứng trên một đơn vị thời gian trên một đơn vị thể tích (nếu phản ứng đồng nhất) hoặc trên... ...

Khái niệm cơ bản về động học hóa học. Đối với các phản ứng đồng nhất đơn giản, tốc độ của phản ứng hóa học được đo bằng sự thay đổi số mol của chất phản ứng (ở một thể tích không đổi của hệ) hoặc bằng sự thay đổi nồng độ của bất kỳ chất ban đầu nào... từ điển bách khoa

Đại lượng đặc trưng cho cường độ của phản ứng hóa học (Xem Phản ứng hóa học). Tốc độ tạo thành sản phẩm phản ứng là lượng sản phẩm này thu được sau một phản ứng trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị thể tích (nếu... ...

Nền tảng khái niệm hóa học động học. Đối với các phản ứng đồng nhất đơn giản của S. x. R. được đo bằng sự thay đổi số mol phản ứng trong va (ở một thể tích không đổi của hệ) hoặc bằng sự thay đổi nồng độ của bất kỳ va hoặc sản phẩm phản ứng ban đầu nào (nếu thể tích của hệ ...

Đối với các phản ứng phức tạp bao gồm nhiều các giai đoạn (phản ứng đơn giản hoặc cơ bản), cơ chế là một tập hợp các giai đoạn, nhờ đó nguyên liệu ban đầu được chuyển hóa thành sản phẩm. Các phân tử có thể đóng vai trò trung gian trong các phản ứng này... ... Khoa học Tự nhiên. từ điển bách khoa

- (tiếng Anh. phản ứng thay thế ái nhân) phản ứng thế trong đó sự tấn công được thực hiện bởi thuốc thử ái nhân mang một cặp electron đơn độc. Nhóm rời khỏi trong các phản ứng thay thế nucleophilic được gọi là nucleofuge. Mọi thứ... Wikipedia

Sự biến đổi của chất này thành chất khác, khác với chất ban đầu về thành phần hoặc cấu trúc hóa học. Tổng số nguyên tử của từng nguyên tố nhất định, cũng như bản thân các nguyên tố hóa học tạo nên các chất đó, vẫn ở dạng R. x. không thay đổi; cái R.x này... Bách khoa toàn thư vĩ đại của Liên Xô

tốc độ vẽ- tốc độ tuyến tính của chuyển động kim loại tại điểm ra khỏi khuôn, m/s. Trên các máy vẽ hiện đại, tốc độ vẽ đạt tới 50–80 m/s. Tuy nhiên, ngay cả khi kéo dây, tốc độ thường không vượt quá 30–40 m/s. Tại… … Từ điển bách khoa về luyện kim

Tốc độ phản ứng hóa học. Cân bằng hóa học

Kế hoạch:

1. Khái niệm tốc độ phản ứng hóa học.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học.

3. Cân bằng hóa học. Các yếu tố ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng dịch chuyển. Nguyên lý Le Chatelier.

Phản ứng hóa học xảy ra với tốc độ khác nhau. Phản ứng xảy ra rất nhanh trong dung dịch nước. Ví dụ, nếu rút hết dung dịch bari clorua và natri sunfat, kết tủa trắng của bari sunfat sẽ kết tủa ngay lập tức. Ethylene nhanh chóng làm mất màu nước brom nhưng không phải ngay lập tức. Rỉ sét hình thành từ từ trên các đồ vật bằng sắt, mảng bám xuất hiện trên các sản phẩm bằng đồng và đồng thau, lá cây bị thối rữa.

Khoa học nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học, cũng như xác định sự phụ thuộc của nó vào các điều kiện của quá trình - động học hóa học.

Nếu các phản ứng xảy ra trong một môi trường đồng nhất, chẳng hạn như trong pha dung dịch hoặc pha khí, thì sự tương tác của các chất phản ứng xảy ra trong toàn bộ thể tích. Những phản ứng như vậy được gọi là đồng nhất.

Nếu một phản ứng xảy ra giữa các chất ở các trạng thái kết hợp khác nhau (ví dụ, giữa chất rắn và chất khí hoặc chất lỏng) hoặc giữa các chất không có khả năng tạo thành môi trường đồng nhất (ví dụ, giữa hai chất lỏng không trộn lẫn được), thì phản ứng đó sẽ diễn ra. chỉ trên bề mặt tiếp xúc của các chất. Những phản ứng như vậy được gọi là không đồng nhất.

υ của phản ứng đồng nhất được xác định bằng sự thay đổi lượng chất trên một đơn vị trên một đơn vị thể tích:

υ =Δn / Δt ∙V

trong đó Δ n là sự thay đổi số mol của một trong các chất (thường là chất ban đầu, nhưng nó cũng có thể là sản phẩm phản ứng), (mol);

V - thể tích khí hoặc dung dịch (l)

Vì Δn/V = ​​ΔC (thay đổi nồng độ) nên

υ =Δ C / Δt (mol/l∙ s)

υ của phản ứng không đồng nhất được xác định bằng sự thay đổi lượng chất trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị bề mặt tiếp xúc của các chất.

υ =Δn / Δt ∙ S

trong đó Δn – thay đổi lượng chất (thuốc thử hoặc sản phẩm), (mol);

Δt – khoảng thời gian (s, phút);

S - diện tích bề mặt tiếp xúc của các chất (cm 2, m 2)

Tại sao tốc độ của các phản ứng khác nhau lại không giống nhau?

Để bắt đầu phản ứng hóa học, các phân tử của chất phản ứng phải va chạm vào nhau. Nhưng không phải mọi va chạm đều dẫn đến phản ứng hóa học. Để va chạm dẫn đến phản ứng hóa học, các phân tử phải có năng lượng đủ cao. Các hạt có thể xảy ra phản ứng hóa học khi va chạm được gọi là tích cực. Chúng có năng lượng dư thừa so với năng lượng trung bình của hầu hết các hạt - năng lượng kích hoạt E hành động. Có ít hạt hoạt động hơn trong một chất so với năng lượng trung bình, vì vậy để nhiều phản ứng bắt đầu, hệ thống phải được cung cấp một số năng lượng (một tia sáng, nhiệt độ, sốc cơ học).

Rào cản năng lượng (giá trị hành động điện tử) khác nhau đối với các phản ứng khác nhau, giá trị này càng thấp thì phản ứng diễn ra càng dễ và nhanh hơn.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến υ(số va chạm của hạt và hiệu suất của chúng).

1) Bản chất của chất phản ứng: thành phần, cấu trúc của chúng => năng lượng hoạt hóa

▪ càng ít hành động điện tử, υ càng lớn;

Nếu như hành động điện tử < 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.

Nếu như hành động điện tử> 120 kJ/mol, điều này có nghĩa là chỉ một phần rất nhỏ va chạm giữa các hạt tương tác dẫn đến phản ứng. Tỷ lệ phản ứng như vậy là rất thấp. Ví dụ, rỉ sắt, hoặc

sự xuất hiện của phản ứng tổng hợp amoniac ở nhiệt độ thường gần như không thể nhận thấy được.

Nếu như hành động điện tử có giá trị trung gian (40 – 120 kJ/mol) thì tốc độ của các phản ứng đó sẽ ở mức trung bình. Những phản ứng như vậy bao gồm sự tương tác của natri với nước hoặc etanol, sự đổi màu của nước brom với ethylene, v.v..

2) Nhiệt độ: tại t với mỗi 10 0 C, υ 2-4 lần (van't Hoff).

υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10

Tại t, số lượng hạt hoạt động (s hành động điện tử) và va chạm tích cực của chúng.

Nhiệm vụ 1. Tốc độ của một phản ứng nào đó ở 0 0 C bằng 1 mol/l ∙ h, hệ số nhiệt độ của phản ứng là 3. Tốc độ của phản ứng này sẽ là bao nhiêu ở 30 0 C?

υ 2 = υ 1 ∙ γ Δt/10

υ 2 =1∙3 30-0/10 = 3 3 =27 mol/l∙h

3) Sự tập trung: càng nhiều thì va chạm và υ xảy ra càng thường xuyên. Ở nhiệt độ không đổi cho phản ứng mA + nB = C theo định luật tác dụng khối lượng:

υ = k ∙ C A m ∙ C B n

trong đó k là hằng số tốc độ;

C – nồng độ (mol/l)

Luật hành động tập thể:

Tốc độ của một phản ứng hóa học tỷ lệ thuận với tích của nồng độ các chất phản ứng, được tính theo lũy thừa bằng hệ số của chúng trong phương trình phản ứng.

Z.d.m. không tính đến nồng độ của các chất phản ứng ở trạng thái rắn, bởi vì chúng phản ứng trên bề mặt và nồng độ của chúng thường không đổi.

Nhiệm vụ 2. Phản ứng diễn ra theo phương trình A + 2B → C. Tốc độ phản ứng thay đổi bao nhiêu lần và như thế nào khi nồng độ chất B tăng 3 lần?

Lời giải: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 trong 2

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

Trả lời: sẽ tăng 9 lần

Đối với chất khí, tốc độ phản ứng phụ thuộc vào áp suất

Áp suất càng cao thì tốc độ càng cao.

4) Chất xúc tác- chất làm thay đổi cơ chế phản ứng, khử hành động điện tử => υ .

▪ Chất xúc tác không bị thay đổi sau khi phản ứng kết thúc

▪ Enzyme là chất xúc tác sinh học, bản chất là protein.

▪ Chất ức chế – chất ↓ υ

5) Đối với các phản ứng không đồng nhất, υ cũng phụ thuộc:

▪ về trạng thái bề mặt tiếp xúc của các chất phản ứng.

So sánh: Đổ những thể tích bằng nhau dung dịch axit sunfuric vào 2 ống nghiệm, đồng thời thả một chiếc đinh sắt vào một ống và thả mạt sắt vào ống kia. Nghiền một chất rắn dẫn đến tăng số lượng phân tử có thể phản ứng đồng thời. . Vì vậy, ở ống nghiệm thứ hai tốc độ phản ứng sẽ lớn hơn ở ống nghiệm thứ nhất.

Trong cuộc sống chúng ta gặp phải những phản ứng hóa học khác nhau. Một số trong số chúng, giống như sự rỉ sét của sắt, có thể tồn tại trong vài năm. Những việc khác, chẳng hạn như lên men đường thành rượu, mất vài tuần. Củi trong bếp cháy trong vài giờ và xăng trong động cơ cháy trong tích tắc.

Để giảm chi phí thiết bị, các nhà máy hóa chất tăng tốc độ phản ứng. Và một số quá trình, ví dụ như hư hỏng thực phẩm và ăn mòn kim loại, cần phải được làm chậm lại.

Tốc độ phản ứng hóa học có thể được thể hiện như sự thay đổi lượng vật chất (n, modulo) trên một đơn vị thời gian (t) - so sánh tốc độ của một vật chuyển động trong vật lý dưới dạng sự thay đổi tọa độ trên một đơn vị thời gian: υ = Δx/Δt. Để tốc độ không phụ thuộc vào thể tích của bình nơi phản ứng xảy ra, chúng ta chia biểu thức cho thể tích của các chất phản ứng (v), tức là chúng ta nhận được sự thay đổi lượng của một chất trong một đơn vị thời gian trên một đơn vị thể tích, hoặc sự thay đổi nồng độ của một chất trong một đơn vị thời gian:

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

trong đó c = n/v là nồng độ của chất,

Δ (đọc “delta”) là ký hiệu được chấp nhận chung cho sự thay đổi giá trị.

Nếu các chất có hệ số khác nhau trong phương trình thì tốc độ phản ứng của từng chất được tính theo công thức này sẽ khác nhau. Ví dụ: 2 mol sulfur dioxide phản ứng hoàn toàn với 1 mol oxy trong 10 giây trong 1 lít:

2SO2 + O2 = 2SO3

Tốc độ oxy sẽ là: υ = 1: (10 1) = 0,1 mol/l s

Tốc độ cho sulfur dioxide: υ = 2: (10 1) = 0,2 mol/l s- điều này không cần phải ghi nhớ và nói trong khi thi, ví dụ được đưa ra để không bị nhầm lẫn nếu câu hỏi này phát sinh.

Tốc độ phản ứng không đồng nhất (liên quan đến chất rắn) thường được biểu thị trên một đơn vị diện tích bề mặt tiếp xúc:

∆n
υ = –––––– (2)
Δt S

Phản ứng được gọi là không đồng nhất khi các chất phản ứng ở các pha khác nhau:

• một chất rắn với một chất rắn, lỏng hoặc khí khác,
• hai chất lỏng không thể trộn lẫn
• lỏng với khí.

Phản ứng đồng nhất xảy ra giữa các chất trong một pha:

• giữa các chất lỏng được trộn đều,
• khí,
• các chất trong dung dịch.

Các điều kiện ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học

1) Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào bản chất của chất phản ứng. Nói một cách đơn giản, các chất khác nhau phản ứng với tốc độ khác nhau. Ví dụ, kẽm phản ứng mạnh với axit clohydric, trong khi sắt phản ứng khá chậm.

2) Tốc độ phản ứng càng cao thì càng nhanh sự tập trung vật liệu xây dựng. Kẽm sẽ phản ứng lâu hơn với axit có độ loãng cao.

3) Tốc độ phản ứng tăng đáng kể khi tăng nhiệt độ. Ví dụ, để nhiên liệu cháy, cần phải đốt cháy nó, tức là tăng nhiệt độ. Đối với nhiều phản ứng, nhiệt độ tăng 10°C sẽ kéo theo tốc độ tăng gấp 2-4 lần.

4) Tốc độ không đồng nhất phản ứng tăng dần theo chiều tăng bề mặt các chất phản ứng. Chất rắn thường được nghiền cho mục đích này. Ví dụ, để bột sắt và lưu huỳnh phản ứng khi đun nóng thì sắt phải ở dạng mùn cưa mịn.

Xin lưu ý rằng trong trường hợp này công thức (1) được ngụ ý! Công thức (2) biểu thị vận tốc trên một đơn vị diện tích nên không phụ thuộc vào diện tích.

5) Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào sự có mặt của chất xúc tác hoặc chất ức chế.

Chất xúc tác- chất có khả năng tăng tốc phản ứng hoá học, nhưng bản thân chúng không được tiêu thụ. Một ví dụ là sự phân hủy nhanh chóng của hydro peroxide khi bổ sung chất xúc tác - oxit mangan (IV):

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

Oxit mangan(IV) vẫn ở dưới đáy và có thể tái sử dụng.

chất ức chế- Chất làm chậm phản ứng. Ví dụ, chất ức chế ăn mòn được thêm vào hệ thống đun nước nóng để kéo dài tuổi thọ của đường ống và pin. Trong ô tô, chất ức chế ăn mòn được thêm vào dầu phanh và chất làm mát.

Một vài ví dụ nữa.

Tốc độ phản ứng hóa học- sự thay đổi lượng của một trong các chất phản ứng trong một đơn vị thời gian trong một đơn vị không gian phản ứng.

Tốc độ của phản ứng hóa học bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:

• bản chất của các chất phản ứng;
• nồng độ chất phản ứng;
• bề mặt tiếp xúc của các chất phản ứng (trong phản ứng không đồng nhất);
• nhiệt độ;
• hoạt động của chất xúc tác.

Lý thuyết va chạm tích cực cho phép chúng ta giải thích ảnh hưởng của một số yếu tố đến tốc độ phản ứng hóa học. Những quy định chính của lý thuyết này:

• Phản ứng xảy ra khi các hạt chất phản ứng có năng lượng nhất định va chạm vào nhau.
• Càng có nhiều hạt phản ứng, chúng càng gần nhau thì càng dễ va chạm và phản ứng.
• Chỉ những va chạm hiệu quả mới dẫn đến phản ứng, tức là những kết nối trong đó “các kết nối cũ” bị phá hủy hoặc suy yếu và do đó “những kết nối mới” có thể được hình thành. Để làm được điều này, các hạt phải có đủ năng lượng.
• Năng lượng dư thừa tối thiểu cần thiết để các hạt phản ứng va chạm hiệu quả được gọi là năng lượng hoạt hóa Ea.
• Hoạt động chất hóa học biểu hiện ở năng lượng hoạt hóa thấp của các phản ứng liên quan đến chúng. Năng lượng hoạt hóa càng thấp thì tốc độ phản ứng càng cao. Ví dụ, trong các phản ứng giữa cation và anion, năng lượng hoạt hóa rất thấp nên các phản ứng như vậy xảy ra gần như ngay lập tức.

Ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng đến tốc độ phản ứng

Khi nồng độ chất phản ứng tăng thì tốc độ phản ứng tăng. Để phản ứng xảy ra, hai hạt hóa học phải kết hợp với nhau nên tốc độ phản ứng phụ thuộc vào số lần va chạm giữa chúng. Sự gia tăng số lượng hạt trong một thể tích nhất định dẫn đến va chạm thường xuyên hơn và tăng tốc độ phản ứng.

Sự tăng tốc độ phản ứng xảy ra trong pha khí sẽ là kết quả của việc tăng áp suất hoặc giảm thể tích chiếm giữ của hỗn hợp.

Dựa trên dữ liệu thực nghiệm năm 1867 của các nhà khoa học Na Uy K. Guldberg và P. Waage, và độc lập với họ vào năm 1865, nhà khoa học Nga N.I. Beketov đã xây dựng định luật cơ bản của động học hóa học, thiết lập sự phụ thuộc của tốc độ phản ứng vào nồng độ của chất phản ứng -

Luật hành động quần chúng (LMA):

Tốc độ của một phản ứng hóa học tỷ lệ thuận với tích của nồng độ các chất phản ứng, được tính theo lũy thừa bằng hệ số của chúng trong phương trình phản ứng. (“khối lượng hiệu dụng” là từ đồng nghĩa với khái niệm hiện đại về “nồng độ”)

aA +bB =cС +đ,Ở đâu k- hằng số tốc độ phản ứng

ZDM chỉ được thực hiện cho các phản ứng hóa học cơ bản xảy ra trong một giai đoạn. Nếu một phản ứng diễn ra tuần tự qua nhiều giai đoạn thì tổng tốc độ của toàn bộ quá trình được xác định bởi phần chậm nhất của nó.

Biểu thức tốc độ của các loại phản ứng

ZDM đề cập đến phản ứng đồng nhất. Nếu phản ứng không đồng nhất (thuốc thử ở các trạng thái kết tụ khác nhau), thì phương trình ZDM chỉ bao gồm thuốc thử lỏng hoặc chỉ khí và loại trừ chất rắn, chỉ ảnh hưởng đến hằng số tốc độ k.

Tính phân tử của phản ứng là số lượng phân tử tối thiểu tham gia vào một quá trình hóa học cơ bản. Dựa vào tính chất phân tử, các phản ứng hóa học cơ bản được chia thành phân tử (A →) và lưỡng phân tử (A + B →); phản ứng ba phân tử là cực kỳ hiếm.

Tốc độ phản ứng không đồng nhất

• Phụ thuộc diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các chất, I E. về mức độ nghiền các chất và mức độ trộn hoàn toàn của thuốc thử.
• Một ví dụ là việc đốt củi. Toàn bộ khúc gỗ cháy tương đối chậm trong không khí. Nếu bạn tăng bề mặt tiếp xúc giữa gỗ và không khí, tách khúc gỗ thành từng mảnh thì tốc độ cháy sẽ tăng lên.
• Sắt tự cháy được đổ lên một tờ giấy lọc. Khi rơi xuống, các hạt sắt nóng lên và đốt cháy tờ giấy.

Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng

Vào thế kỷ 19, nhà khoa học người Hà Lan Van't Hoff đã thực nghiệm phát hiện ra rằng khi nhiệt độ tăng thêm 10 o C thì tốc độ của nhiều phản ứng tăng lên gấp 2-4 lần.

Quy tắc Van't Hoff

Cứ tăng nhiệt độ lên 10 ◦ C thì tốc độ phản ứng tăng 2-4 lần.

Ở đây γ (chữ cái Hy Lạp "gamma") - còn gọi là hệ số nhiệt độ hay hệ số van't Hoff, ​​nhận các giá trị từ 2 đến 4.

Đối với mỗi phản ứng cụ thể, hệ số nhiệt độ được xác định bằng thực nghiệm. Nó cho thấy chính xác tốc độ của một phản ứng hóa học nhất định (và hằng số tốc độ của nó) tăng bao nhiêu lần khi nhiệt độ tăng 10 độ.

Quy tắc Van't Hoff được sử dụng để tính gần đúng sự thay đổi của hằng số tốc độ phản ứng khi nhiệt độ tăng hoặc giảm. Một mối quan hệ chính xác hơn giữa hằng số tốc độ và nhiệt độ đã được nhà hóa học người Thụy Điển Svante Arrhenius thiết lập:

Làm sao hơn E là một phản ứng đặc hiệu nên ít hơn(ở nhiệt độ nhất định) sẽ là hằng số tốc độ k (và tốc độ) của phản ứng này. Sự gia tăng T dẫn đến sự gia tăng hằng số tốc độ, điều này được giải thích là do sự gia tăng nhiệt độ dẫn đến sự gia tăng nhanh chóng số lượng phân tử “có năng lượng” có khả năng vượt qua hàng rào kích hoạt Ea.

Ảnh hưởng của chất xúc tác đến tốc độ phản ứng

Bạn có thể thay đổi tốc độ phản ứng bằng cách sử dụng các chất đặc biệt làm thay đổi cơ chế phản ứng và hướng nó theo con đường thuận lợi hơn về mặt năng lượng với năng lượng kích hoạt thấp hơn.

Chất xúc tác- đây là những chất tham gia phản ứng hóa học và làm tăng tốc độ của phản ứng, nhưng khi kết thúc phản ứng chúng không thay đổi về chất và lượng.

chất ức chế- Chất làm chậm phản ứng hóa học.

Việc thay đổi tốc độ hoặc hướng của phản ứng hóa học bằng cách sử dụng chất xúc tác được gọi là xúc tác .

Phản ứng tốc độđược xác định bởi sự thay đổi nồng độ mol của một trong các chất phản ứng:

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

Trong đó C 1 và C 2 lần lượt là nồng độ mol của các chất tại thời điểm t 1 và t 2 (dấu (+) - nếu tốc độ xác định bởi sản phẩm phản ứng, dấu (-) - bởi chất ban đầu).

Phản ứng xảy ra khi các phân tử của chất phản ứng va chạm nhau. Tốc độ của nó được xác định bởi số lần va chạm và khả năng chúng sẽ dẫn đến sự biến đổi. Số lần va chạm được xác định bởi nồng độ của các chất phản ứng và xác suất xảy ra phản ứng được xác định bởi năng lượng của các phân tử va chạm.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học.
1. Bản chất của các chất phản ứng. Bản chất của các liên kết hóa học và cấu trúc của các phân tử thuốc thử đóng vai trò quan trọng. Phản ứng tiến hành theo hướng phá hủy các liên kết kém bền hơn và hình thành các chất có liên kết mạnh hơn. Như vậy, việc phá vỡ liên kết trong phân tử H 2 và N 2 đòi hỏi năng lượng cao; những phân tử như vậy có tính phản ứng nhẹ. Phá vỡ liên kết trong các phân tử có độ phân cực cao (HCl, H 2 O) cần ít năng lượng hơn và tốc độ phản ứng cao hơn nhiều. Phản ứng giữa các ion trong dung dịch điện phân xảy ra gần như ngay lập tức.
Ví dụ
Flo phản ứng bùng nổ với hydro ở nhiệt độ phòng, brom phản ứng chậm với hydro khi đun nóng.
Canxi oxit phản ứng mạnh với nước, tỏa nhiệt; oxit đồng - không phản ứng.

2. Sự tập trung. Khi nồng độ ngày càng tăng (số lượng hạt trên một đơn vị thể tích), va chạm giữa các phân tử của các chất phản ứng xảy ra thường xuyên hơn - tốc độ phản ứng tăng lên.
Định luật hành động quần chúng (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
Tốc độ của phản ứng hóa học tỷ lệ thuận với tích nồng độ của các chất phản ứng.

AA + bB + . . . ® . . .

• [A] a [B] b . . .

Hằng số tốc độ phản ứng k phụ thuộc vào bản chất của chất phản ứng, nhiệt độ và chất xúc tác, nhưng không phụ thuộc vào nồng độ của chất phản ứng.
Ý nghĩa vật lý của hằng số tốc độ là nó bằng tốc độ phản ứng ở nồng độ đơn vị của chất phản ứng.
Đối với các phản ứng không đồng nhất, nồng độ của pha rắn không được đưa vào biểu thức tốc độ phản ứng.

3. Nhiệt độ. Cứ tăng nhiệt độ 10°C thì tốc độ phản ứng tăng 2-4 lần (quy tắc van't Hoff). Khi nhiệt độ tăng từ t 1 lên t 2, sự thay đổi tốc độ phản ứng có thể được tính bằng công thức:

		(t 2 - t 1) / 10
Vt 2 / Vt 1	= g

(trong đó Vt 2 và Vt 1 lần lượt là tốc độ phản ứng ở nhiệt độ t 2 và t 1; g là hệ số nhiệt độ của phản ứng này).
Quy tắc Van't Hoff chỉ áp dụng được trong phạm vi nhiệt độ hẹp. Chính xác hơn là phương trình Arrhenius:

• e -Ea/RT

Ở đâu
A là hằng số phụ thuộc vào bản chất của chất phản ứng;
R là hằng số khí phổ quát;

Ea là năng lượng kích hoạt, tức là năng lượng mà các phân tử va chạm phải có để va chạm dẫn đến sự biến đổi hóa học.
Sơ đồ năng lượng của một phản ứng hóa học.

Phản ứng tỏa nhiệt	Phản ứng thu nhiệt

A - thuốc thử, B - phức hợp hoạt hóa (trạng thái chuyển tiếp), C - sản phẩm.
Năng lượng kích hoạt Ea càng cao thì tốc độ phản ứng càng tăng khi nhiệt độ tăng.

4. Bề mặt tiếp xúc của chất phản ứng. Đối với các hệ không đồng nhất (khi các chất ở trạng thái kết tụ khác nhau), bề mặt tiếp xúc càng lớn thì phản ứng xảy ra càng nhanh. Diện tích bề mặt của chất rắn có thể tăng lên bằng cách nghiền chúng và đối với các chất hòa tan bằng cách hòa tan chúng.

5. Xúc tác. Những chất tham gia phản ứng và tăng tốc độ, không thay đổi khi kết thúc phản ứng, được gọi là chất xúc tác. Cơ chế hoạt động của chất xúc tác gắn liền với việc giảm năng lượng hoạt hóa của phản ứng do hình thành các hợp chất trung gian. Tại xúc tác đồng nhất thuốc thử và chất xúc tác tạo thành một pha (ở cùng trạng thái kết tụ), với xúc tác dị thể- các pha khác nhau (ở các trạng thái kết tụ khác nhau). Trong một số trường hợp, sự xuất hiện của các quá trình hóa học không mong muốn có thể được làm chậm lại đáng kể bằng cách thêm chất ức chế vào môi trường phản ứng (“hiện tượng” xúc tác tiêu cực").