Химия основных загрязнителей атмосферы, их влияние на климат планеты

Общие сведения о кинетике химических реакций и фотохимических процессах

Химические реакции, как правило, бывают обратимыми, т. е протекают одновременно в двух противоположных направлениях (прямом и обратном), например:

В процессе взаимодействия компонентов реакции устанавливается химическое равновесие и результат - получение целевых продуктов - зависит от скоростей прямой и обратной реакции (от кинетики процесса). Химическая кинетика дает ценную информацию и о числе молекул или иных частиц, участвующих в реакции, и о промежуточных стадиях процесса, т. е. сведения, без которых невозможно судить о механизме реакций. Основное ее положение заключается в том, что скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов. Запишем уравнение реакции в общем виде:

Так как скорости реакций пропорциональны произведению концентраций реагентов, то скорости прямой (Vi) и обратной (V2) реакций будут равны

Коэффициенты ki и кг в этих уравнениях называются константами скорости.

При химическом равновесии отношение произведения молярных концентраций, получившихся веществ, к произведению молярных концентраций исходных веществ представляет собой постоянную величину, называемую константой равновесия. Она показывает, во сколько раз скорость прямой реакции больше скорости обратной реакции:

Показатель степени, в которую возводится концентрация реагента, называется порядком реакции по данному реагенту. Сумма показателей степеней (а +Ь) называется суммарным порядком реакции. В зависимости от значения этой суммы различают моно-, би- и тримолекулярные реакции.

Рассмотрим реакцию АВ ^ А + В. Мономолекулярная реакция разложения АВ —> А + В описывается уравнением первого порядка

Обратной бимолекулярной реакции А + В —? АВ соответствует кинетическое уравнение второго порядка:

Скорость химической реакции зависит от температуры. Один из основных законов химической кинетики - уравнение Аррениуса - связывает константу скорости с температурой Т:

где к - константа скорости;

R - универсальная газовая постоянная [8,314 Дж/(моль • К)];

А и Е - константы реакции.

Константа А называется предэкспоненциальным множителем; размерность ее такая же, как у константы скорости. Ее называют также частотным фактором, так как она показывает число столкновений в 1 см3 за 1 с при концентрации 1 моль/см3.

Константа Е называется энергией активации (Дж/моль) реакции. Молекулы вступают в реакцию, только если их энергия равна Е или превышает ее. Энергия активации - это избыток энергии, который необходим молекулам реагентов для прохождения реакции. Активация молекул осуществляется благодаря бимолекулярным столкновениям, которые тем чаще, чем выше температура.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >