-->
|
|
|
Ãëàâà âòîðàÿ. Õèìè÷åñêèå ðåàêöèè § 15. Ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèèÈçâåñòíî, ÷òî îäíè õèìè÷åñêèå ðåàêöèè ïðîòåêàþò çà äîëè ñåêóíäû, äðóãèå æå — çà ìèíóòû, ÷àñû, äíè. Íàïðèìåð, ïðàêòè÷åñêè ìãíîâåííî ïðîòåêàþò ðåàêöèè, êîòîðûå ñîïðîâîæäàþòñÿ âçðûâîì: ãîðåíèå ïîðîõà, âîñïëàìåíåíèå ãîðþ÷åé ñìåñè â äâèãàòåëå âíóòðåííåãî ñãîðàíèÿ àâòîìîáèëÿ. Ïðè ñëèâàíèè ðàñòâîðîâ õëîðèäà áàðèÿ è ñåðíîé êèñëîòû ìãíîâåííî îáðàçóåòñÿ áåëûé îñàäîê ñóëüôàòà áàðèÿ: ÂàÑl2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2ÍÑl. Íàîáîðîò, êîððîçèÿ æåëåçà (ðæàâëåíèå) èä¸ò òàê ìåäëåííî, ÷òî óâèäåòü å¸ ïðîäóêò ìîæíî ëèøü ïî èñòå÷åíèè äëèòåëüíîãî âðåìåíè. Îäíà è òà æå ðåàêöèÿ ìîæåò â îäíèõ óñëîâèÿõ ïðîòåêàòü áûñòðî, à â äðóãèõ — ìåäëåííî. Íàïðèìåð, ïðîöåññ îêèñëåíèÿ ñåðåáðà èëè ìåäè íà âîçäóõå òÿíåòñÿ ãîäàìè, à â ïðèñóòñòâèè îçîíà ïðîõîäèò ÷ðåçâû÷àéíî áûñòðî. ×òîáû õàðàêòåðèçîâàòü áûñòðîòó ïðîòåêàíèÿ õèìè÷åñêîé ðåàêöèè, èñïîëüçóþò ïîíÿòèå «ñêîðîñòü õèìè÷åñêîé ðåàêöèè» (å¸ îáîçíà÷àþò ëàòèíñêîé áóêâîé
Ñêîðîñòü ðåàêöèè ìîæíî íàéòè ïî ôîðìóëå
ãäå C1 è Ñ2 — ìîëÿðíûå êîíöåíòðàöèè ðåàãèðóþùèõ èëè îáðàçóþùèõñÿ âåùåñòâ ñîîòâåòñòâåííî â ìîìåíò âðåìåíè t1 è t2. Åñëè ñêîðîñòü ðåàêöèè õàðàêòåðèçóþò èçìåíåíèåì ìîëÿðíîé êîíöåíòðàöèè èñõîäíûõ (ðåàãèðóþùèõ) âåùåñòâ, òî Ñ2 < Ñ1 (êîíöåíòðàöèÿ èñõîäíîãî âåùåñòâà óáûâàåò ïî ìåðå ïðîòåêàíèÿ ðåàêöèè). Òàê êàê ñêîðîñòü ðåàêöèè èìååò ïîëîæèòåëüíîå çíà÷åíèå, ïåðåä äðîáüþ ñëåäóåò ïîñòàâèòü çíàê «ìèíóñ». Ïðè îïðåäåëåíèè ñêîðîñòè ðåàêöèè ïî âîçðàñòàþùåé êîíöåíòðàöèè îáðàçóþùèõñÿ âåùåñòâ âåëè÷èíà äðîáè Êîëè÷åñòâî âåùåñòâà (ìîëü) â åäèíèöå îáú¸ìà, êàê âû ïîìíèòå, íàçûâàþò ìîëÿðíîé êîíöåíòðàöèåé âåùåñòâà. Ÿ èçìåðÿþò â ìîëü/ë (êìîëü/ì3, ììîëü/ìë). Òàê êàê âðåìÿ èçìåðÿþò â ñåêóíäàõ (ìèíóòàõ, ÷àñàõ), òî åäèíèöû ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåàêöèè: 1 ìîëü/(ë • ñ); 1 êìîëü/(ì3 • ìèí) è ò. ä. Ñëåäîâàòåëüíî, ÷òîáû îïðåäåëèòü, ñ êàêîé ñêîðîñòüþ ïðîòåêàåò õèìè÷åñêàÿ ðåàêöèÿ, íóæíî çíàòü: à) êàêîå êîëè÷åñòâî âåùåñòâà (ìîëü) îáðàçóåòñÿ (äëÿ ïðîäóêòà ðåàêöèè) èëè ðàñõîäóåòñÿ (äëÿ èñõîäíîãî âåùåñòâà);
Çíàíèå ñêîðîñòåé õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé èìååò î÷åíü áîëüøîå ïðàêòè÷åñêîå è íàó÷íîå çíà÷åíèå. Íàïðèìåð, â õèìè÷åñêîé ïðîìûøëåííîñòè îò ñêîðîñòè õèìè÷åñêîé ðåàêöèè çàâèñÿò ðàçìåðû, ïðîèçâîäèòåëüíîñòü àïïàðàòîâ, êîëè÷åñòâî âûðàáàòûâàåìîãî ïðîäóêòà è â êîíå÷íîì ñ÷¸òå çàðïëàòà ðàáîòíèêîâ è ñåáåñòîèìîñòü ïðîäóêöèè. Ðàçäåë õèìèè, èçó÷àþùèé ñêîðîñòü õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé, íàçûâàþò õèìè÷åñêîé êèíåòèêîé. Çíàÿ å¸ çàêîíû, ÷åëîâåê ïîëó÷àåò âîçìîæíîñòü óïðàâëÿòü ñêîðîñòüþ õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Ïðè ðàññìîòðåíèè âîïðîñà î ñêîðîñòè ðåàêöèè íåîáõîäèìî ïîìíèòü, ÷òî ðåàêöèè äåëÿò íà ãîìîãåííûå è ãåòåðîãåííûå.
|
|
|