¿Qué determina la velocidad de reacción en química? quimica fisica

16.10.2019

Velocidad de reacción química

Velocidad de reacción química- cambio en la cantidad de una de las sustancias reaccionantes por unidad de tiempo en una unidad de espacio de reacción. Es un concepto clave en la cinética química. La velocidad de una reacción química es siempre una cantidad positiva, por lo tanto, si está determinada por sustancia original(cuya concentración disminuye durante la reacción), luego el valor resultante se multiplica por −1.

Por ejemplo para la reacción:

la expresión de velocidad se verá así:

La velocidad de una reacción química en un momento dado es proporcional a las concentraciones de los reactivos elevadas a potencias iguales a sus coeficientes estequiométricos.

Para reacciones elementales, el exponente de la concentración de cada sustancia suele ser igual a su coeficiente estequiométrico; para reacciones complejas, esta regla no se observa. Además de la concentración, los siguientes factores influyen en la velocidad de una reacción química:
la naturaleza de los reactivos,
la presencia de un catalizador,
temperatura (regla de Van't Hoff),
presión,

Área de superficie de sustancias que reaccionan. Si consideramos la reacción química más simple A + B → C, notaremos que instante

La velocidad de una reacción química no es constante.

Literatura
Kubasov A. A. Cinética química y catálisis.
Prigozhin I., Defey R. Termodinámica química. Novosibirsk: Nauka, 1966. 510 p.

Yablonsky G.S., Bykov V.I., Gorban A.N., Modelos cinéticos de reacciones catalíticas, Novosibirsk: Nauka (departamento sib.), 1983. - 255 p.

Fundación Wikimedia.

2010. Vea qué es "Velocidad de una reacción química" en otros diccionarios: Concepto básico de cinética química. Para reacciones homogéneas simples, la velocidad de una reacción química se mide por el cambio en el número de moles de la sustancia reaccionada (a un volumen constante del sistema) o por el cambio en la concentración de cualquiera de las sustancias de partida...

Grande Diccionario enciclopédico TASA DE REACCIÓN QUÍMICA

- el concepto básico de química. cinética, que expresa la relación entre la cantidad de sustancia que reacciona (en moles) y el período de tiempo durante el cual ocurrió la interacción. Dado que las concentraciones de los reactivos cambian durante la interacción, la velocidad suele ser...- una cantidad que caracteriza la intensidad de una reacción química. La velocidad de formación de un producto de reacción es la cantidad de este producto como resultado de una reacción por unidad de tiempo por unidad de volumen (si la reacción es homogénea) o por... ...

Concepto básico de cinética química. Para reacciones homogéneas simples, la velocidad de una reacción química se mide por el cambio en el número de moles de la sustancia reaccionada (a un volumen constante del sistema) o por el cambio en la concentración de cualquiera de las sustancias de partida... Diccionario enciclopédico

Cantidad que caracteriza la intensidad de una reacción química (ver Reacciones químicas). La velocidad de formación de un producto de reacción es la cantidad de este producto resultante de una reacción por unidad de tiempo por unidad de volumen (si... ...

Básico concepto de quimica cinética. Para reacciones homogéneas simples de S. x. r. medido por el cambio en el número de moles que reaccionaron en va (con un volumen constante del sistema) o por el cambio en la concentración de cualquiera de los va iniciales o productos de reacción (si el volumen del sistema...

Para reacciones complejas que constan de varios etapas (reacciones simples o elementales), un mecanismo es un conjunto de etapas, como resultado de las cuales los materiales de partida se convierten en productos. Las moléculas pueden actuar como intermediarias en estas reacciones... ... Ciencias naturales. Diccionario enciclopédico

- (ing. reacción de sustitución nucleofílica) reacciones de sustitución en las que el ataque lo lleva a cabo un reactivo nucleofílico que lleva un par de electrones libres. El grupo saliente en las reacciones de sustitución nucleofílica se llama nucleófugo. Todo...Wikipedia

Transformación de unas sustancias en otras diferentes a las originales. composición química o edificio. numero totalátomos de cada elemento dado, así como ellos mismos elementos quimicos, las sustancias constituyentes, permanecen en R. x. sin alterar; este R. x... Gran enciclopedia soviética

velocidad de dibujo - velocidad lineal Movimiento del metal a la salida de la matriz, m/s. En las máquinas trefiladoras modernas, la velocidad de trefilado alcanza entre 50 y 80 m/s. Sin embargo, incluso al trefilar alambre, la velocidad no suele superar los 30-40 m/s. En… … Diccionario enciclopédico de metalurgia

La velocidad de una reacción química es el cambio en la concentración de reactivos por unidad de tiempo.

En reacciones homogéneas, el espacio de reacción se refiere al volumen del recipiente de reacción, y en reacciones heterogéneas, a la superficie sobre la que se produce la reacción. La concentración de sustancias que reaccionan se suele expresar en mol/l, es decir, el número de moles de una sustancia en 1 litro de solución.

La velocidad de una reacción química depende de la naturaleza de los reactivos, la concentración, la temperatura, la presión, la superficie de contacto de las sustancias y su naturaleza, y la presencia de catalizadores.

Un aumento en la concentración de sustancias que entran en una interacción química conduce a un aumento en la velocidad de la reacción química. Esto sucede porque todas las reacciones químicas tienen lugar entre un cierto número de partículas que reaccionan (átomos, moléculas, iones). Cuantas más partículas de este tipo haya en el volumen del espacio de reacción, más a menudo chocarán y se producirá interacción química. Una reacción química puede ocurrir a través de uno o más actos elementales (colisiones). Basándonos en la ecuación de reacción, podemos escribir una expresión para la dependencia de la velocidad de reacción de la concentración de los reactivos. Si solo una molécula participa en un acto elemental (durante una reacción de descomposición), la dependencia tendrá la siguiente forma:

v=k*[A]

Esta es la ecuación de una reacción monomolecular. Cuando dos moléculas diferentes interactúan en un acto elemental, la dependencia tiene la forma:

v= k*[A]*[B]

La reacción se llama bimolecular. En el caso de una colisión de tres moléculas, la expresión es válida:

v= k*[A]*[B]*[C]

La reacción se llama trimolecular. Designaciones de coeficientes:

v — velocidad de reacción;

[A], [B], [C] son las concentraciones de sustancias que reaccionan;

k—coeficiente de proporcionalidad; llamada constante de velocidad de reacción.

Si las concentraciones de los reactivos son iguales a uno (1 mol/l) o su producto es igual a uno, entonces v = k.. La constante de velocidad depende de la naturaleza de los reactivos y de la temperatura. La dependencia de la velocidad de reacciones simples (es decir, reacciones que ocurren a través de un acto elemental) de la concentración se describe mediante la ley de acción de masas: la velocidad de una reacción química es directamente proporcional al producto de la concentración de los reactivos elevado a la potencia de sus coeficientes estequiométricos.

Por ejemplo, veamos la reacción 2NO + O 2 = 2NO 2.

en eso v= k* 2 *

En el caso de que la ecuación de una reacción química no corresponda al acto elemental de interacción, sino que refleje solo la relación entre la masa de las sustancias que reaccionaron y las sustancias formadas, entonces los grados de las concentraciones no serán iguales a la coeficientes que aparecen delante de las fórmulas de las sustancias correspondientes en la ecuación de reacción. Para una reacción que ocurre en varias etapas, la velocidad de la reacción está determinada por la velocidad de la etapa más lenta (limitante).

Esta dependencia de la velocidad de reacción de la concentración de reactivos es válida para gases y reacciones que tienen lugar en solución. Las reacciones que involucran sólidos no obedecen la ley de acción de masas, ya que la interacción de las moléculas ocurre solo en la interfaz. En consecuencia, la velocidad de una reacción heterogénea también depende del tamaño y la naturaleza de la superficie de contacto de las fases reactivas. Cómo más superficie– más rápida será la reacción.

El efecto de la temperatura sobre la velocidad de una reacción química.

El efecto de la temperatura sobre la velocidad de una reacción química está determinado por la regla de Van't Hoff: con un aumento de temperatura por cada 10 ° C, la velocidad de reacción aumenta de 2 a 4 veces. Matemáticamente, esta regla se expresa mediante la siguiente ecuación:

vt2= v t1*g(t2-t1)/10

Dónde v t1 Y vt2— velocidades de reacción a las temperaturas t2 y t1; g - coeficiente de temperatura de reacción - un número que muestra cuántas veces aumenta la velocidad de reacción con un aumento de temperatura por cada 10 ° C. Una dependencia tan significativa de la velocidad de una reacción química de la temperatura se explica por el hecho de que la formación de nuevas sustancias no ocurre con cada colisión de moléculas que reaccionan. Sólo interactúan aquellas moléculas (moléculas activas) que tienen suficiente energía para romper los enlaces en las partículas originales. Por tanto, cada reacción se caracteriza por una barrera energética. Para superarlo, la molécula necesita energía de activación - cierto exceso de energía que debe tener una molécula para que su colisión con otra molécula conduzca a la formación de una nueva sustancia. Al aumentar la temperatura, el número de moléculas activas aumenta rápidamente, lo que conduce a un fuerte aumento en la velocidad de reacción según la regla de Van't Hoff. La energía de activación para cada reacción específica depende de la naturaleza de los reactivos.

Teoría de la colisión activa nos permite explicar la influencia de ciertos factores en la velocidad de una reacción química. Las principales disposiciones de esta teoría:

Las reacciones ocurren cuando chocan partículas de reactivos que tienen cierta energía.
Cuantas más partículas reactivas haya, cuanto más cerca estén unas de otras, más probabilidades habrá de que choquen y reaccionen.
Sólo las colisiones efectivas provocan una reacción, es decir aquellos en los que las “viejas conexiones” se destruyen o debilitan y por tanto se pueden formar otras “nuevas”. Para ello, las partículas deben tener suficiente energía.
El exceso de energía mínimo requerido para la colisión efectiva de partículas reactivas se llama energía de activación Ea.
La actividad de las sustancias químicas se manifiesta en la baja energía de activación de las reacciones que las involucran. Cuanto menor sea la energía de activación, mayor será la velocidad de reacción. Por ejemplo, en las reacciones entre cationes y aniones, la energía de activación es muy baja, por lo que dichas reacciones ocurren casi instantáneamente.

Influencia del catalizador

Uno de los más medios efectivos impacto en la velocidad reacciones quimicas— uso de catalizadores. A atalizadores - Son sustancias que cambian la velocidad de una reacción, pero al final del proceso ellas mismas permanecen sin cambios en composición y masa. En otras palabras, en el momento de la reacción en sí, el catalizador participa activamente en el proceso químico, pero al final de la reacción, los reactivos cambian su composición química, se convierten en productos y el catalizador se libera en su forma original. . Normalmente, la función de un catalizador es aumentar la velocidad de una reacción, aunque algunos catalizadores ralentizan el proceso en lugar de acelerarlo. El fenómeno de aceleración de reacciones químicas debido a la presencia de catalizadores se llama catálisis, y desaceleraciones - inhibición.

Algunas sustancias no tienen efecto catalítico, pero su adición aumenta drásticamente la capacidad catalítica de los catalizadores. Estas sustancias se llaman promotores. Otras sustancias (venenos catalíticos) reducen o incluso bloquean completamente la acción de los catalizadores, este proceso se llama envenenamiento por catalizador.

Hay dos tipos de catálisis: homogéneo Y heterogéneo. En catálisis homogénea los reactivos, productos y catalizador forman una fase (gas o líquido). En este caso, no existe una interfaz entre el catalizador y los reactivos.

Peculiaridad catálisis heterogénea es que los catalizadores (normalmente sólidos) se encuentran en un estado de fase diferente al de los reactivos y productos de la reacción. La reacción suele desarrollarse en la superficie de un sólido.

En la catálisis homogénea se forman productos intermedios entre el catalizador y el reactivo como resultado de una reacción con una energía de activación más baja. En catálisis heterogénea, el aumento de la velocidad se explica por la adsorción de reactivos en la superficie del catalizador. Como resultado, su concentración aumenta y la velocidad de reacción aumenta.

Un caso especial de catálisis es autocatálisis. Su significado es que un proceso químico es acelerado por uno de los productos de reacción.

Velocidad de reacción química

Velocidad de reacción química- cambio en la cantidad de una de las sustancias reaccionantes por unidad de tiempo en una unidad de espacio de reacción. Es un concepto clave en la cinética química. La velocidad de una reacción química es siempre un valor positivo, por lo tanto, si está determinada por la sustancia de partida (cuya concentración disminuye durante la reacción), entonces el valor resultante se multiplica por −1.

Por ejemplo para la reacción:

la expresión de velocidad se verá así:

La velocidad de una reacción química en un momento dado es proporcional a las concentraciones de los reactivos elevadas a potencias iguales a sus coeficientes estequiométricos.

Para reacciones elementales, el exponente de la concentración de cada sustancia suele ser igual a su coeficiente estequiométrico; para reacciones complejas, esta regla no se observa. Además de la concentración, los siguientes factores influyen en la velocidad de una reacción química:
la naturaleza de los reactivos,
la presencia de un catalizador,
temperatura (regla de Van't Hoff),
presión,

Área de superficie de sustancias que reaccionan. Si consideramos la reacción química más simple A + B → C, notaremos que instante

La velocidad de una reacción química no es constante.

Literatura
Kubasov A. A. Cinética química y catálisis.
Prigozhin I., Defey R. Termodinámica química. Novosibirsk: Nauka, 1966. 510 p.

Yablonsky G.S., Bykov V.I., Gorban A.N., Modelos cinéticos de reacciones catalíticas, Novosibirsk: Nauka (departamento sib.), 1983. - 255 p.

Dialectos galeses del inglés
Sierra (serie de películas)

Fundación Wikimedia.

Grande- el concepto básico de cinética química. Para reacciones homogéneas simples, la velocidad de una reacción química se mide por el cambio en el número de moles de la sustancia reaccionada (a un volumen constante del sistema) o por el cambio en la concentración de cualquiera de las sustancias de partida... Gran diccionario enciclopédico

Grande Diccionario enciclopédico TASA DE REACCIÓN QUÍMICA

- el concepto básico de química. cinética, que expresa la relación entre la cantidad de sustancia que reacciona (en moles) y el período de tiempo durante el cual ocurrió la interacción. Dado que las concentraciones de los reactivos cambian durante la interacción, la velocidad suele ser...- el concepto básico de cinética química. Para reacciones homogéneas simples, la velocidad de una reacción química se mide por el cambio en el número de moles de la sustancia reaccionada (a un volumen constante del sistema) o por el cambio en la concentración de cualquiera de las sustancias de partida... Diccionario enciclopédico

Velocidad de reacción química- una cantidad que caracteriza la intensidad de una reacción química (ver Reacciones químicas). La velocidad de formación de un producto de reacción es la cantidad de este producto resultante de una reacción por unidad de tiempo por unidad de volumen (si... ...

Grande- básico concepto de quimica cinética. Para reacciones homogéneas simples de S. x. r. medido por el cambio en el número de moles que reaccionaron en va (con un volumen constante del sistema) o por el cambio en la concentración de cualquiera de los va iniciales o productos de reacción (si el volumen del sistema...

MECANISMO DE REACCIÓN QUÍMICA- Para reacciones complejas formadas por varias. etapas (reacciones simples o elementales), un mecanismo es un conjunto de etapas, como resultado de las cuales los materiales de partida se convierten en productos. Las moléculas pueden actuar como intermediarias en estas reacciones... ... Ciencias naturales. Diccionario enciclopédico

Reacciones de sustitución nucleofílica- (ing. reacción de sustitución nucleofílica) reacciones de sustitución en las que el ataque lo lleva a cabo un reactivo nucleofílico que lleva un par de electrones libres. El grupo saliente en las reacciones de sustitución nucleofílica se llama nucleófugo. Todo...Wikipedia

Reacciones químicas- transformación de unas sustancias en otras, diferentes de las originales en composición o estructura química. El número total de átomos de cada elemento dado, así como los propios elementos químicos que componen las sustancias, permanecen en R. x. sin alterar; este R. x... Gran enciclopedia soviética

velocidad de dibujo- velocidad lineal del movimiento del metal a la salida de la matriz, m/s. En las máquinas trefiladoras modernas, la velocidad de trefilado alcanza entre 50 y 80 m/s. Sin embargo, incluso al trefilar alambre, la velocidad no suele superar los 30-40 m/s. En… … Diccionario enciclopédico de metalurgia

7.1. Reacciones homogéneas y heterogéneas.

Los productos químicos se pueden encontrar en diferentes estados de agregación, mientras que sus propiedades quimicas en diferentes estados son iguales, pero la actividad es diferente (lo cual se demostró en la última conferencia usando el ejemplo del efecto térmico de una reacción química).

consideremos varias combinaciones Estados de agregación en los que pueden existir dos sustancias A y B.

A (g.), B (g.)

A (televisión), B (televisión)

A (w.), B (tv.)

mezcla

A(tv.), B(g.)

A (f.), B (g.)

mezcla

(solución)

heterogéneo

homogéneo

heterogéneo

homogéneo

Hg(l) + HNO3

H2O + D2O

Fe+O2

H2S + H2SO4

CO+O2

Una fase es una región de un sistema químico dentro de la cual todas las propiedades del sistema son constantes (idénticas) o cambian continuamente de un punto a otro. Cada uno de los sólidos es una fase separada, y también hay fases de solución y gas.

Llamado homogéneo sistema químico, en el que todas las sustancias están en una fase (en solución o gas). Si hay varias fases, entonces el sistema se llama

heterogéneo.

Respectivamente reacción química Se llama homogéneo si los reactivos están en la misma fase. Si los reactivos están en diferentes fases, entonces reacción química llamado heterogéneo.

No es difícil entender que, dado que se requiere el contacto de los reactivos para que ocurra una reacción química, una reacción homogénea ocurre simultáneamente en todo el volumen de una solución o recipiente de reacción, mientras que una reacción heterogénea ocurre en un límite estrecho entre fases, en el interfaz. Por tanto, en teoría puramente, una reacción homogénea ocurre más rápido que una heterogénea.

Llegamos así al concepto - el concepto básico de química. cinética, que expresa la relación entre la cantidad de sustancia que reacciona (en moles) y el período de tiempo durante el cual ocurrió la interacción. Dado que las concentraciones de los reactivos cambian durante la interacción, la velocidad suele ser....

La velocidad de una reacción química. Ley de acción de masas. Equilibrio químico.

7.2. Velocidad de reacción química

La rama de la química que estudia las velocidades y mecanismos de las reacciones químicas es una rama de la química física y se llama cinética química.

Velocidad de reacción química es el cambio en la cantidad de una sustancia por unidad de tiempo por unidad de volumen del sistema de reacción (para una reacción homogénea) o por unidad de superficie (para una reacción heterogénea).

Así, si el volumen	o área	interfaces
no cambian, entonces las expresiones para las velocidades de reacciones químicas tienen la forma:


hom o

La relación entre un cambio en la cantidad de una sustancia y el volumen del sistema se puede interpretar como un cambio en la concentración de una sustancia determinada.

Tenga en cuenta que para los reactivos, la expresión de la velocidad de una reacción química se escribe con un signo menos, ya que la concentración de los reactivos disminuye y la velocidad de la reacción química es en realidad un valor positivo.

Otras conclusiones se basan en consideraciones físicas simples que consideran una reacción química como consecuencia de la interacción de varias partículas.

Elemental (o simple) es una reacción química que ocurre en una etapa. Si hay varias etapas, entonces tales reacciones se denominan reacciones complejas, compuestas o gruesas.

En 1867 se propuso describir la velocidad de una reacción química. ley de acción de masas: la velocidad de una reacción química elemental es proporcional a las concentraciones de los reactivos en potencias de coeficientes estequiométricos.n A +m B P,

A, B – reactivos, P – productos, n, m – coeficientes.

W = k n m

El coeficiente k se llama constante de velocidad de una reacción química,

caracteriza la naturaleza de las partículas que interactúan y no depende de la concentración de partículas.

La velocidad de una reacción química. Ley de acción de masas. Equilibrio químico. Las cantidades n y m se llaman orden de reacción por sustancia A y B respectivamente, y

su suma (n +m) – orden de reacción.

Para reacciones elementales, el orden de reacción puede ser 1, 2 y 3.

Las reacciones elementales de orden 1 se denominan monomoleculares, de orden 2 - bimoleculares, de orden 3 - trimoleculares según el número de moléculas involucradas. Se desconocen las reacciones elementales por encima del tercer orden: los cálculos muestran que el encuentro simultáneo de cuatro moléculas en un punto es un evento demasiado increíble.

Dado que una reacción compleja consta de una determinada secuencia de reacciones elementales, su velocidad se puede expresar en términos de las velocidades de las etapas individuales de la reacción. Por lo tanto, para reacciones complejas, el orden puede ser cualquiera, incluido fraccionario o cero (el orden cero de una reacción indica que la reacción ocurre con velocidad constante y no depende de la concentración de partículas reaccionantes W = k).

La etapa más lenta de un proceso complejo suele denominarse etapa limitante de la velocidad.

imagina eso gran número Las moléculas fueron a un cine libre, pero en la entrada hay un controlador que comprueba la edad de cada molécula. Por lo tanto, un flujo de materia entra por las puertas del cine y las moléculas entran en la sala de cine una a la vez, es decir. muy lentamente.

Ejemplos de reacciones elementales de primer orden son procesos de desintegración térmica o radiactiva. En consecuencia, la constante de velocidad k caracteriza la probabilidad de romper un enlace químico o la probabilidad de desintegración por unidad de tiempo;

Hay muchos ejemplos de reacciones elementales de segundo orden; esta es la forma de reacción más familiar para nosotros: la partícula A chocó con la partícula B, se produjo algún tipo de transformación y algo sucedió allí (tenga en cuenta que los productos en teoría no afectan nada - se presta toda la atención únicamente a las partículas que reaccionan).

Por el contrario, existen bastantes reacciones elementales de tercer orden, ya que es bastante raro que tres partículas se encuentren simultáneamente.

A modo de ilustración, veamos el poder predictivo de la cinética química.

La velocidad de una reacción química. Ley de acción de masas. Equilibrio químico.

Ecuación cinética de primer orden

(material complementario ilustrativo)

Consideremos una reacción homogénea de primer orden, cuya constante de velocidad es igual a k, la concentración inicial de la sustancia A es igual a [A]0.

Por definición, la velocidad de una reacción química homogénea es igual a

K[A]

cambio de concentración por unidad de tiempo. Una vez sustancia A –

reactivo, ponga un signo menos.

Esta ecuación se llama diferencial (hay

derivado)

[A]

Para solucionarlo, trasladamos las cantidades al lado izquierdo.

concentraciones, y a la derecha, el tiempo.

Si las derivadas de dos funciones son iguales, entonces las funciones mismas

no debe diferir más que una constante.

para resolver ecuación dada tomar la integral del lado izquierdo (sobre

concentración) y el lado derecho (en el tiempo). Para no asustar

ln[ A ] = −kt +C

Oyentes, nos limitaremos a la respuesta.

icono en – logaritmo natural, es decir. número b tal que

= [A],e = 2,71828…

ln[ A ]- ln0 = -kt

La constante C se encuentra a partir de las condiciones iniciales:

en t = 0 la concentración inicial es [A]0

[A]

Logaritmo de tiempos –

esta es una potencia de un número, usamos las propiedades de las potencias

[A]0

mi a − b =

Ahora deshagámonos del desagradable logaritmo (ver definición

logaritmo 6-7 líneas más arriba),

¿Por qué elevamos el número?

elevado a la potencia del lado izquierdo de la ecuación y del lado derecho de la ecuación.

[A]

E-kt

Multiplicar por [A]0

[A]0

Ecuación cinética de primer orden.

[ A ]= 0 × mi − kt

Residencia en

la ecuación cinética obtenida de la primera

orden tal vez

calculado

concentración de sustancia

en cualquier momento

Para los fines de nuestro curso, esta conclusión tiene fines informativos para demostrarle el uso de aparatos matemáticos para calcular el progreso de una reacción química. En consecuencia, un químico competente no puede dejar de saber matemáticas. ¡Aprende matemáticas!

La velocidad de una reacción química. Ley de acción de masas. Equilibrio químico. Un gráfico de la concentración de reactivos y productos versus el tiempo se puede representar cualitativamente de la siguiente manera (usando el ejemplo reacción irreversible primer orden)

Factores que afectan la velocidad de reacción.

1. Naturaleza de los reactivos

Por ejemplo, la velocidad de reacción de las siguientes sustancias: H2 SO4, CH3 COOH, H2 S, CH3 OH - con ion hidróxido variará según la fuerza. bonos H-O. Para evaluar la fuerza de un enlace determinado, se puede utilizar la carga relativa positiva del átomo de hidrógeno: cuanto mayor sea la carga, más fácil será la reacción.

2. Temperatura

La experiencia de la vida nos dice que la velocidad de reacción depende de la temperatura y aumenta al aumentar la temperatura. Por ejemplo, el proceso de acidificación de la leche ocurre más rápido a temperatura ambiente que en el refrigerador.

Pasemos a la expresión matemática de la ley de acción de masas.

W = k n m

Dado que el lado izquierdo de esta expresión (velocidad de reacción) depende de la temperatura, el lado derecho de la expresión también depende de la temperatura. En este caso, la concentración, por supuesto, no depende de la temperatura: por ejemplo, la leche conserva su contenido de grasa del 2,5% tanto en el frigorífico como a temperatura ambiente. Entonces, como decía Sherlock Holmes, la solución restante es la correcta, por extraño que parezca: ¡la constante de velocidad depende de la temperatura!

La velocidad de una reacción química. Ley de acción de masas. Equilibrio químico. La dependencia de la constante de velocidad de reacción de la temperatura se expresa mediante la ecuación de Arrhenius:

− mi un

k = k0 eRT,

en el cual

R = 8,314 J mol-1 K-1 – constante universal de los gases,

E a es la energía de activación de la reacción (ver más abajo), convencionalmente se considera independiente de la temperatura;

k 0 es el factor preexponencial (es decir, el factor que precede al exponencial), cuyo valor también es casi independiente de la temperatura y está determinado, en primer lugar, por el orden de la reacción.

Por tanto, el valor de k0 es aproximadamente 1013 s-1 para una reacción de primer orden, 10 -10 l mol-1 s-1 para una reacción de segundo orden,

para una reacción de tercer orden – 10 -33 l2 mol-2 s-1. No es necesario recordar estos valores.

Los valores exactos de k0 para cada reacción se determinan experimentalmente.

El concepto de energía de activación queda claro en la siguiente figura. De hecho, la energía de activación es la energía que debe tener una partícula reaccionante para que se produzca una reacción.

Además, si calentamos el sistema, la energía de las partículas aumenta (gráfico discontinuo), mientras que el estado de transición (≠) permanece en el mismo nivel. La diferencia de energía entre el estado de transición y los reactivos (energía de activación) disminuye y la velocidad de reacción según la ecuación de Arrhenius aumenta.

La velocidad de una reacción química. Ley de acción de masas. Equilibrio químico. Además de la ecuación de Arrhenius, existe la ecuación de Van't Hoff, que

caracteriza la dependencia de la velocidad de reacción de la temperatura a través del coeficiente de temperatura γ:

El coeficiente de temperatura γ muestra cuántas veces aumentará la velocidad de una reacción química cuando la temperatura cambia 10o.

Ecuación de Van't Hoff:

T 2 - T 1

W (T 2 )= W (T 1 )× γ10

Normalmente, el coeficiente γ está en el rango de 2 a 4. Por esta razón, los químicos suelen utilizar la aproximación de que un aumento de temperatura de 20 ° conduce a un aumento de la velocidad de reacción de un orden de magnitud (es decir, 10 veces).

Velocidad de reacción está determinado por un cambio en la concentración molar de uno de los reactivos:

V = ± ((C 2 - C 1) / (t 2 - t 1)) = ± (CC / Dt)

Donde C 1 y C 2 son concentraciones molares de sustancias en los tiempos t 1 y t 2, respectivamente (signo (+) - si la velocidad está determinada por el producto de reacción, signo (-) - por la sustancia de partida).

Las reacciones ocurren cuando las moléculas de sustancias que reaccionan chocan. Su velocidad está determinada por el número de colisiones y la probabilidad de que conduzcan a una transformación. El número de colisiones está determinado por las concentraciones de las sustancias que reaccionan y la probabilidad de una reacción está determinada por la energía de las moléculas que chocan.
Factores que influyen en la velocidad de las reacciones químicas.
1. La naturaleza de las sustancias reaccionantes. El personaje juega un papel importante. enlaces químicos y la estructura de las moléculas de reactivo. Las reacciones proceden en la dirección de la destrucción de enlaces menos fuertes y la formación de sustancias con enlaces más fuertes. Por tanto, romper enlaces en las moléculas de H 2 y N 2 requiere altas energías; tales moléculas son ligeramente reactivas. Romper enlaces en moléculas altamente polares (HCl, H 2 O) requiere menos energía y la velocidad de reacción es mucho mayor. Las reacciones entre iones en soluciones de electrolitos ocurren casi instantáneamente.
Ejemplos
El flúor reacciona explosivamente con el hidrógeno a temperatura ambiente; el bromo reacciona lentamente con el hidrógeno cuando se calienta.
El óxido de calcio reacciona vigorosamente con el agua, liberando calor; Óxido de cobre: no reacciona.

2. Concentración. A medida que aumenta la concentración (el número de partículas por unidad de volumen), las colisiones de moléculas de sustancias que reaccionan ocurren con mayor frecuencia: la velocidad de reacción aumenta.
Ley de acción de masas (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
La velocidad de una reacción química es directamente proporcional al producto de las concentraciones de los reactivos.

AA+bB+. . . ® . . .

[A] a [B] b . . .

La constante de velocidad de reacción k depende de la naturaleza de los reactivos, la temperatura y el catalizador, pero no depende de las concentraciones de los reactivos.
El significado físico de la constante de velocidad es que es igual a la velocidad de reacción en concentraciones unitarias de los reactivos.
Para reacciones heterogéneas, la concentración de la fase sólida no se incluye en la expresión de la velocidad de reacción.

3. Temperatura. Por cada aumento de 10°C en la temperatura, la velocidad de reacción aumenta de 2 a 4 veces (regla de Van't Hoff). A medida que la temperatura aumenta de t 1 a t 2, el cambio en la velocidad de reacción se puede calcular mediante la fórmula:

		(t 2 - t 1) / 10
Vt 2 / Vt 1	= gramo

(donde Vt 2 y Vt 1 son las velocidades de reacción a temperaturas t 2 y t 1, respectivamente; g es el coeficiente de temperatura de esta reacción).
La regla de Van't Hoff sólo es aplicable en un rango de temperatura estrecho. Más precisa es la ecuación de Arrhenius:

e-Ea/RT

Dónde
A es una constante que depende de la naturaleza de los reactivos;
R es la constante universal de los gases;

Ea es la energía de activación, es decir la energía que deben tener las moléculas en colisión para que la colisión conduzca a una transformación química.
Diagrama de energía de una reacción química.


Reacción exotérmica	Reacción endotérmica

A - reactivos, B - complejo activado (estado de transición), C - productos.
Cuanto mayor es la energía de activación Ea, más aumenta la velocidad de reacción al aumentar la temperatura.

4. Superficie de contacto de sustancias reaccionantes. Para sistemas heterogéneos (cuando las sustancias se encuentran en diferentes estados de agregación), cuanto mayor es la superficie de contacto, más rápida se produce la reacción. La superficie de los sólidos se puede aumentar triturándolos y de las sustancias solubles disolviéndolas.

5. Catálisis. Las sustancias que participan en las reacciones y aumentan su velocidad, permaneciendo sin cambios al final de la reacción, se denominan catalizadores. El mecanismo de acción de los catalizadores está asociado con una disminución de la energía de activación de la reacción debido a la formación de compuestos intermedios. En catálisis homogénea los reactivos y el catalizador constituyen una fase (están en el mismo estado de agregación), con catálisis heterogénea- diferentes fases (se encuentran en diferentes estados de agregación). Ralentizar drásticamente la progresión de enfermedades no deseadas. procesos quimicos en algunos casos, es posible añadir inhibidores al medio de reacción (el fenómeno " catálisis negativa").