Раздел 5. КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ И КАТАЛИЗ

5.1. КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Кинетика химических реакций - это учение о химических процессах, т. е. о законах их протекания во времени, скоростях и механизмах.

Химическая кинетика включает в себя два раздела: формальную кинетику - учение о математическом описании реакций, и молекулярную кинетику - учение о механизмах протекания химических реакций.

5.1.1. Основные принципы и уравнения формальной кинетики

Формальная химическая кинетика базируется на следующих принципах и законах:

1. Принцип независимости протекания химических реакций, согласно которому, если в системе существует несколько элементарных химических реакций, то каждая из них протекает по тем же законам, с той же скоростью, как и в отсутствие других реакций при тех же концентрациях и той же температуре.

2. Условие материального баланса, который можно представить уравнением:

(5.1)

3. Метод стационарных концентраций (другое название - метод Боденштейна), основанный на том, что разность скоростей образования и расходования промежуточных веществ мала по сравнению с самими скоростями и может быть принята равной нулю.

4. Принцип детального равновесия, гласящий, что в равновесии для каждой элементарной стадии сложной реакции скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции.

5. Кинетическое уравнение.

Скорость реакции определяется количеством вещества, прореагировавшего в единицу времени в единице объема. На практике скорость реакции выражают через скорость изменения концентрации c_i одного из исходных веществ или продуктов реакции:

(5.2)

Такое определение скорости пригодно только в том случае, если в системе отсутствуют в заметных количествах промежуточные вещества и если в ходе реакции не изменяется объем системы.

Зависимость скорости реакции от концентраций исходных веществ, продуктов реакции, катализаторов и ингибиторов определяется кинетическим уравнением, согласно которому скорость реакции пропорциональна концентрациям исходных веществ, возведенных в некоторые степени: