Новости
Библиотека
Таблица эл-тов
Биографии
Карта сайтов
Ссылки
О сайте


Пользовательского поиска




предыдущая главасодержаниеследующая глава

2. Уравнения для скорости реакций

Определив понятие скорости реакции, посмотрим, что можно о ней узнать из рассмотрения механизма реакции. Простейший тип реакций, которые можно себе представить,- это реакция изомеризации (4) и диссоциации (5).


(4)

(5)

Реакции этого типа могут идти более сложным путем через образование промежуточных соединений; однако сначала рассмотрим самый простой механизм, по которому А непосредственно переходит в А' (или в В + С). В этом случае следует ожидать, что скорость реакции будет зависеть только от концентрации А. Чем больше молекул А присутствует, тем больше вероятность того, что одна молекула вступит в реакцию. Таким образом, скорость реакции прямо пропорциональна концентрации А (6). Это можно записать, используя постоянную k, которая называется константой скорости и является числом, характеризующим


(6)

скорость реакции при данной температуре (7). Для быстро идущих реакций k - большая величина; для медленных


(7)

реакций k очень мала. Существует большое число реакций, для которых применимо такое простое выражение скорости реакции, например, превращение в метанольном растворе цис-[Co(en)2Cl2]+ в транс-[Co(en)2Cl2]+ (8).


(8)

Скорость превращения цис-изомера в транс-изомер равна произведению константы скорости реакции на концентрацию цис-изомера (9).


(9)

Реакция может идти и более сложным путем (10). При таком механизме А превращается в А' через промежуточное соединение Е (10а), которое затем переходит в А' (10б). Образование Е должно явиться следствием соударения


(10)

молекул А и D. Скорость этого процесса будет пропорциональна концентрации А и D (11), так как вероятность соударения их молекул непосредственно зависит от их


(11)

концентрации. В многоступенчатом процессе общая скорость реакции определяется скоростью самой медленной ступени реакции, которая называется скорость определяющей ступенью. Если диссоциация Е происходит значительно быстрее, чем его образование, А' и Е будут получаться одинаково быстро, и, следовательно, скорость образования А' будет равна скорости образования Е. Переписав выражение для Е, найдем скорость образования А' (12).


(12)

Вещество D не расходуется в реакции, но скорость реакции зависит от его концентрации; это вещество называют катализатором. Внутримолекулярное превращение (13) оптических изомеров [Co(en)3]3+ катализируется [Co(en)3]2+, и выражение скорости этой реакции имеет вид, представленный уравнением (14). Известно, что скорость определяющей ступенью в реакции (13) является перенос электрона от [Co(en)3]2+ к [Co(en)3]3+ (разд. 8 гл. VI).


(13)

(14)

Третий, но самый маловероятный механизм реакции показан уравнениями (15) и (16). Он заключается в медленном образовании промежуточного соединения Е путем


(15)

(16)

соударения молекулы А с двумя молекулами D (15). Скорость образования Е и А', если Е разлагается и образуется с одинаковой быстротой, дана выражением (17). Соударение трех частиц очень маловероятно; следовательно, такие реакции очень медленны и крайне редки.


(17)

Выражение для скорости реакции, написанное для трех различных способов превращения А в А', называют уравнением скорости реакции. Оно описывает влияние концентрации на скорость реакции. Уравнение скорости реакции первого порядка имеет вид (7); говорят, что скорость реакции (или просто реакция) подчиняется уравнению первого порядка относительно А или просто является реакцией первого порядка относительно [А]. О реакциях, подчиняющихся уравнению скорости второго порядка (12), говорят, что они являются реакциями первого порядка относительно [А] и относительно [D]. Уравнение скорости третьего порядка (17) указывает, что реакция, протекающая по этому закону, является реакцией первого порядка по отношению к [А] и второго порядка по отношению к [D].

Порядок реакции зависит от числа видов частиц и от степени, в которой концентрация каждого вида частиц входит в уравнение скорости. Часто порядок реакции равен числу соударяющихся частиц в скорость определяющей ступени реакции. В дальнейшем будет приведено несколько примеров, в которых порядок реакции меньше числа частиц, участвующих в скорость определяющей ступени реакции. Из всего сказанного выше ясно, что уравнение скорости реакции нельзя написать на основании лишь стехиометрического уравнения реакции. Так, уравнение скорости реакции А → А' может содержать концентрации таких видов частиц, которые не входят в уравнение химической реакции; также не всегда обязательно включать в него концентрацию А или А'. Если экспериментально установить уравнение скорости реакции, то можно узнать, какие частицы участвуют в скорость определяющей ступени реакции, а следовательно, получить необходимые сведения о механизме реакции.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



ИНТЕРЕСНО:

Самосборкой получены структуры из 144 молекулярных компонентов

Учёные создали нанореактор для производства водорода

Ученые из Швеции создали «деревянное стекло»

Разработан новый метод создания молекул

Японские ученые создали жидкий квазиметалл, застывающий на свету

Нобелевскую премию по химии присудили за синтез молекулярных машин

Новая компьютерная программа предсказывает химические связи

Получены цветные изображения на электронном микроскопе

В упавшем в России метеорите обнаружен уникальный квазикристалл

10 невероятно опасных химических веществ

Создатель «суперклея» Гарри Кувер – химик и изобретатель, автор 460 патентов, самый известный из которых так и не помог ему разбогатеть




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://chemlib.ru/ 'ChemLib.ru: Библиотека по химии'