Визначення константи швидкості хімічної реакції

Швидкість хімічної реакції визначається як зміна концентрації одного з реагуючих речовин або продуктів реакції в одиницю часу. Середню швидкість реакції в проміжку часу від t1 до t2 розраховують таким чином:

де с1 і с2 - концентрація речовини в моменти часу t1 і t2 відповідно.

Знак плюс береться при розрахунку швидкості по продукту реакції, так як в ході реакції концентрація продукту зростає, с2> с1. Dс> 0.

Знак мінус береться при розрахунку швидкості по одному з вихідних реагентів, концентрація його при протіканні реакції зменшується, с2 <с1. Dс<0.

Миттєва швидкість, тобто швидкість реакції в даний момент часу і відповідно при даній концентрації с, є

Значення концентрації в вираженні для швидкості береться в моль / м 3 або в моль / дм 3 (моль / л), час - в секундах, хвилинах, годинах, отже швидкість хімічної реакції вимірюється в моль / (л × с), моль / ( л × хв) і т.п.

Швидкість хімічної реакції залежить від природи і концентрації реагуючих речовин, температури, присутності каталізатора, площі дотику (для гетерогенних реакцій). Для будь-якої хімічної реакції залежність швидкості реакції від концентрацій реагуючих речовин виражається законом діючих мас:

де Сi - концентрація i-го реагенту. Показник ступеня при концентрації називається порядком реакції по i-му речовини. Сума показників ступенів при концентраціях всіх речовин в законі діючих мас називається порядком реакції (його також називають загальним або сумарним). Для простих реакцій показник ступеня збігається зі стехиометрическим коефіцієнтом в рівнянні реакції. Коефіцієнт пропорційності k в законі діючих мас називається константою швидкості. Константа швидкості хімічної реакції є характеристикою кожної конкретної реакції, залежить від температури і не залежить від концентрацій.

Рівняння, що зв'язують швидкість хімічної реакції з концентраціями, а також виражають залежність концентрацій від часу, називаються кінетичними рівняннями (див. Таблицю).

Для визначення чисельного значення константи швидкості необхідно тим чи іншим методом визначити концентрацію реагує речовини в різні моменти часу і підставити ці значення у вираз для константи швидкості (див. Таблицю). Константу швидкості можна також знайти графічно.

Найважливішою кінетичної характеристикою є період напіврозпаду (t1 / 2) - час, протягом якого перетворенню піддається половина взятого речовини. У наведених у таблиці рівняннях: С0 - початкова концентрація речовини, С - концентрація цієї речовини в момент часу t.