Réaction rapide est déterminé par une modification de la concentration molaire de l'un des réactifs :

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

Où C 1 et C 2 sont les concentrations molaires des substances aux instants t 1 et t 2, respectivement (signe (+) - si le taux est déterminé par le produit de réaction, signe (-) - par la substance de départ).

Les réactions se produisent lorsque des molécules de substances en réaction entrent en collision. Sa vitesse est déterminée par le nombre de collisions et la probabilité qu'elles conduisent à une transformation. Le nombre de collisions est déterminé par les concentrations des substances en réaction et la probabilité d'une réaction est déterminée par l'énergie des molécules en collision.
Facteurs influençant la vitesse des réactions chimiques.
1. La nature des substances en réaction. Le personnage joue un grand rôle liaisons chimiques et la structure des molécules réactives. Les réactions vont dans le sens de la destruction de liaisons moins fortes et de la formation de substances ayant des liaisons plus fortes. Ainsi, rompre les liaisons dans les molécules H 2 et N 2 nécessite des énergies élevées ; ces molécules sont légèrement réactives. La rupture des liaisons dans des molécules hautement polaires (HCl, H 2 O) nécessite moins d'énergie et la vitesse de réaction est beaucoup plus élevée. Les réactions entre les ions dans les solutions électrolytiques se produisent presque instantanément.
Exemples
Le fluor réagit de manière explosive avec l'hydrogène à température ambiante ; le brome réagit lentement avec l'hydrogène lorsqu'il est chauffé.
L'oxyde de calcium réagit vigoureusement avec l'eau, libérant de la chaleur ; oxyde de cuivre - ne réagit pas.

2. Concentration. Avec l'augmentation de la concentration (le nombre de particules par unité de volume), les collisions de molécules de substances réactives se produisent plus souvent - la vitesse de réaction augmente.
Loi de l'action de masse (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
Vitesse réaction chimique est directement proportionnelle au produit des concentrations des substances en réaction.

AA + bB + . . . ® . . .

• [UNE] une [B] b . . .

La constante de vitesse de réaction k dépend de la nature des réactifs, de la température et du catalyseur, mais ne dépend pas des concentrations des réactifs.
La signification physique de la constante de vitesse est qu’elle est égale à la vitesse de réaction aux concentrations unitaires des réactifs.
Pour les réactions hétérogènes, la concentration de la phase solide n'est pas incluse dans l'expression de la vitesse de réaction.

3. Température. Pour chaque augmentation de température de 10°C, la vitesse de réaction augmente de 2 à 4 fois (règle de Van't Hoff). À mesure que la température augmente de t 1 à t 2, la variation de la vitesse de réaction peut être calculée à l'aide de la formule :

		(t 2 - t 1) / 10
Vt2 / Vt1	= g

(où Vt 2 et Vt 1 sont les vitesses de réaction aux températures t 2 et t 1, respectivement ; g est le coefficient de température de cette réaction).
La règle de Van't Hoff n'est applicable que dans une plage de températures étroite. L'équation d'Arrhenius est plus précise :

• e-Ea/RT

Où
A est une constante dépendant de la nature des réactifs ;
R est la constante universelle des gaz ;

Ea est l'énergie d'activation, c'est-à-dire l'énergie que doivent avoir les molécules en collision pour que la collision conduise à une transformation chimique.
Diagramme énergétique d'une réaction chimique.

Réaction exothermique	Réaction endothermique

A - réactifs, B - complexe activé (état de transition), C - produits.
Plus l’énergie d’activation Ea est élevée, plus la vitesse de réaction augmente avec l’augmentation de la température.

4. Surface de contact des substances réactives. Pour les systèmes hétérogènes (lorsque les substances sont dans des états d'agrégation), comment plus de surface contact, plus la réaction est rapide. La surface des solides peut être augmentée en les broyant, et pour les substances solubles en les dissolvant.

5. Catalyse. Les substances qui participent aux réactions et augmentent leur vitesse, restant inchangées à la fin de la réaction, sont appelées catalyseurs. Le mécanisme d'action des catalyseurs est associé à une diminution de l'énergie d'activation de la réaction due à la formation de composés intermédiaires. À catalyse homogène les réactifs et le catalyseur constituent une seule phase (sont dans le même état d'agrégation), avec catalyse hétérogène- différentes phases (sont dans différents états d'agrégation). Dans certains cas, l'apparition de processus chimiques indésirables peut être fortement ralentie par l'ajout d'inhibiteurs dans le milieu réactionnel (le « phénomène » catalyse négative").

Certaines réactions chimiques se produisent presque instantanément (explosion d'un mélange oxygène-hydrogène, réactions d'échange d'ions dans une solution aqueuse), d'autres rapidement (combustion de substances, interaction du zinc avec l'acide) et d'autres lentement (rouille du fer, pourriture des résidus organiques). ). On sait que les réactions sont si lentes qu’une personne ne peut tout simplement pas les remarquer. Par exemple, la transformation du granit en sable et en argile s’effectue sur des milliers d’années.

En d’autres termes, des réactions chimiques peuvent se produire avec différentes vitesse.

mais qu'est-ce que c'est réaction rapide? Quelle est la définition exacte de cette quantité et, surtout, son expression mathématique ?

La vitesse d'une réaction est la variation de la quantité d'une substance par unité de temps dans une unité de volume. Mathématiquement, cette expression s'écrit :

Où n 1 Etn 2 – quantité de substance (mol) aux instants t 1 et t 2, respectivement, dans un système de volume V.

Le signe plus ou moins (±) qui apparaîtra devant l'expression de vitesse dépend du fait que nous observons un changement dans la quantité d'une substance - un produit ou un réactif.

Évidemment, lors de la réaction, des réactifs sont consommés, c'est-à-dire que leur quantité diminue, donc pour les réactifs, l'expression (n 2 - n 1) a toujours une valeur inférieure à zéro. Puisque la vitesse ne peut pas être une valeur négative, dans ce cas, vous devez mettre un signe moins devant l'expression.

Si nous regardons l'évolution de la quantité de produit, et non du réactif, alors le signe moins n'est pas requis avant l'expression de calcul de la vitesse, puisque l'expression (n 2 - n 1) dans ce cas est toujours positive, parce que la quantité de produit résultant de la réaction ne peut qu'augmenter.

Rapport de quantité de substance n Le volume dans lequel se trouve cette quantité de substance est appelé concentration molaire. AVEC:

Ainsi, en utilisant la notion de concentration molaire et son expression mathématique, on peut écrire une autre option pour déterminer la vitesse de réaction :

La vitesse de réaction est la modification de la concentration molaire d'une substance à la suite d'une réaction chimique en une unité de temps :

Facteurs affectant la vitesse de réaction

Il est souvent extrêmement important de savoir ce qui détermine la vitesse d’une réaction particulière et comment l’influencer. Par exemple, l’industrie du raffinage du pétrole se bat littéralement pour chaque demi pour cent supplémentaire de produit par unité de temps. Après tout, compte tenu grande quantité de pétrole raffiné, même un demi pour cent entraîne un bénéfice financier annuel important. Dans certains cas, il est extrêmement important de ralentir certaines réactions, notamment la corrosion des métaux.

Alors de quoi dépend la vitesse de réaction ? Cela dépend, curieusement, de nombreux paramètres différents.

Pour comprendre ce problème, imaginons tout d’abord ce qui se passe à la suite d’une réaction chimique, par exemple :

A + B → C + D

L'équation écrite ci-dessus reflète le processus par lequel les molécules des substances A et B, entrant en collision les unes avec les autres, forment les molécules des substances C et D.

Autrement dit, pour que la réaction ait lieu, au minimum, une collision de molécules est nécessaire matières premières. Évidemment, si nous augmentons le nombre de molécules par unité de volume, le nombre de collisions augmentera de la même manière que la fréquence de vos collisions avec des passagers dans un bus bondé augmentera par rapport à un bus à moitié vide.

Autrement dit, la vitesse de réaction augmente avec l'augmentation de la concentration des réactifs.

Dans le cas où un ou plusieurs des réactifs sont des gaz, la vitesse de réaction augmente avec l'augmentation de la pression, puisque la pression d'un gaz est toujours directement proportionnelle à la concentration de ses molécules constitutives.

Cependant, la collision de particules est une condition nécessaire, mais pas du tout suffisante, pour que la réaction se produise. Le fait est que, selon les calculs, le nombre de collisions de molécules de substances en réaction à leur concentration raisonnable est si grand que toutes les réactions doivent se produire en un instant. Cependant, dans la pratique, cela ne se produit pas. Quel est le problème?

Le fait est que toutes les collisions de molécules réactives ne seront pas nécessairement efficaces. De nombreuses collisions sont élastiques : les molécules rebondissent les unes sur les autres comme des balles. Pour qu’une réaction ait lieu, les molécules doivent avoir une énergie cinétique suffisante. L'énergie minimale que doivent avoir les molécules des substances en réaction pour que la réaction ait lieu est appelée énergie d'activation et est notée E a. Dans un système composé de grande quantité molécules, il existe une répartition des molécules par énergie, certaines d'entre elles ont une faible énergie, d'autres ont une énergie élevée et moyenne. Parmi toutes ces molécules, seule une petite fraction possède une énergie supérieure à l’énergie d’activation.

Comme vous le savez grâce à un cours de physique, la température est en fait une mesure de l’énergie cinétique des particules qui composent une substance. Autrement dit, plus les particules qui composent une substance se déplacent rapidement, plus sa température est élevée. Ainsi, évidemment, en augmentant la température, nous augmentons essentiellement l'énergie cinétique des molécules, ce qui entraîne une augmentation de la proportion de molécules dont l'énergie dépasse E a et leur collision entraînera une réaction chimique.

Fait influence positive La température sur la vitesse de réaction a été établie empiriquement par le chimiste néerlandais Van't Hoff au 19ème siècle. Sur la base de ses recherches, il a formulé une règle qui porte toujours son nom, et elle se présente ainsi :

La vitesse de toute réaction chimique augmente de 2 à 4 fois avec une augmentation de la température de 10 degrés.

La représentation mathématique de cette règle s’écrit :

Où V 2 Et V 1 est la vitesse aux températures t 2 et t 1, respectivement, et γ est le coefficient de température de la réaction dont la valeur est le plus souvent comprise entre 2 et 4.

Souvent, la vitesse de nombreuses réactions peut être augmentée en utilisant catalyseurs.

Les catalyseurs sont des substances qui accélèrent le déroulement d'une réaction sans être consommées.

Mais comment les catalyseurs augmentent-ils la vitesse d’une réaction ?

Rappelons l'énergie d'activation E a. Les molécules dont l'énergie est inférieure à l'énergie d'activation en l'absence de catalyseur ne peuvent pas interagir entre elles. Les catalyseurs modifient le cheminement d'une réaction, tout comme un guide expérimenté conduira une expédition non pas directement à travers une montagne, mais à l'aide de sentiers de détour, de sorte que même les compagnons qui n'avaient pas assez d'énergie pour gravir une montagne la montagne pourra se déplacer d'un autre côté.

Bien que le catalyseur ne soit pas consommé lors de la réaction, il y participe néanmoins activement en formant des composés intermédiaires avec les réactifs, mais à la fin de la réaction il revient à son état d'origine.

En plus des facteurs ci-dessus affectant la vitesse de réaction, s'il existe une interface entre les substances réagissantes (réaction hétérogène), la vitesse de réaction dépendra également de la zone de contact des réactifs. Par exemple, imaginez un granulé d'aluminium métallique qui tombe dans un tube à essai contenant une solution aqueuse d'acide chlorhydrique. L'aluminium est un métal actif qui peut réagir avec des acides non oxydants. AVEC acide hydrochlorique L'équation de la réaction est la suivante :

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

L'aluminium est un solide, ce qui signifie que la réaction avec l'acide chlorhydrique se produit uniquement à sa surface. Évidemment, si nous augmentons la surface en enroulant d’abord le granule d’aluminium dans une feuille, nous fournirons ainsi un plus grand nombre d’atomes d’aluminium disponibles pour la réaction avec l’acide. En conséquence, la vitesse de réaction augmentera. De même, augmenter la surface solide peut être obtenu en le broyant en poudre.

De plus, la vitesse d'une réaction hétérogène dans laquelle un solide réagit avec une substance gazeuse ou liquide est souvent influencée positivement par l'agitation, ce qui est dû au fait qu'à la suite de l'agitation, les molécules accumulées des produits de réaction sont éliminées de la réaction. zone et une nouvelle portion de molécules réactives est « introduite ».

Enfin, il faut également noter l'énorme influence sur la vitesse de réaction et la nature des réactifs. Par exemple, plus un métal alcalin est bas dans le tableau périodique, plus il réagit rapidement avec l'eau, le fluor, parmi tous les halogènes, réagit le plus rapidement avec l'hydrogène gazeux, etc.

Pour résumer tout ce qui précède, la vitesse de la réaction dépend des facteurs suivants :

1) concentration des réactifs : plus elle est élevée, plus plus vite réactions

2) température : avec l'augmentation de la température, la vitesse de toute réaction augmente

3) zone de contact des réactifs : plus la zone de contact des réactifs est grande, plus la vitesse de réaction est élevée

4) l'agitation, si une réaction se produit entre un solide et un liquide ou un gaz, l'agitation peut l'accélérer.

Une réaction chimique est la transformation d'une substance en une autre.

Quel que soit le type de réactions chimiques, elles s'effectuent à des rythmes différents. Par exemple, les transformations géochimiques dans les entrailles de la Terre (formation d'hydrates cristallins, hydrolyse des sels, synthèse ou décomposition de minéraux) s'effectuent sur des milliers, des millions d'années. Et des réactions telles que la combustion de la poudre à canon, de l’hydrogène, du salpêtre et du sel de Berthollet se produisent en quelques fractions de secondes.

La vitesse d'une réaction chimique fait référence à la modification des quantités de substances réactives (ou de produits de réaction) par unité de temps. Le concept le plus couramment utilisé vitesse moyenne réactions (Δc p) dans l'intervalle de temps.

v moy = ± ∆C/∆t

Pour les produits ∆С > 0, pour les substances de départ -∆С< 0. Наиболее употребляемая единица измерения - моль на литр в секунду (моль/л*с).

La vitesse de chaque réaction chimique dépend de nombreux facteurs : la nature des substances en réaction, la concentration des substances en réaction, les changements de température de réaction, le degré de broyage des substances en réaction, les changements de pression et l'introduction d'un catalyseur. dans le milieu réactionnel.

Nature des réactifs affecte considérablement la vitesse d’une réaction chimique. À titre d'exemple, considérons l'interaction de certains métaux avec un composant permanent - l'eau. Définissons les métaux : Na, Ca, Al, Au. Le sodium réagit très violemment avec l’eau à température ordinaire, libérant une grande quantité de chaleur.

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2 + Q;

Le calcium réagit moins vigoureusement avec l’eau aux températures ordinaires :

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 + Q;

L'aluminium réagit avec l'eau déjà à des températures élevées :

2Al + 6H 2 O = 2Al(OH)z + ZH 2 - Q;

Et l'or est l'un des métaux inactifs ; il ne réagit avec l'eau ni à des températures normales ni à des températures élevées.

La vitesse d'une réaction chimique dépend directement de concentrations de réactifs . Alors pour la réaction :

C 2 H 4 + 3O 2 = 2CO 2 + 2H 2 O;

L'expression de la vitesse de réaction est :

v = k**[O 2 ] 3 ;

Où k est la constante de vitesse d'une réaction chimique, numériquement égale à la vitesse de cette réaction, à condition que les concentrations des composants réactifs soient de 1 g/mol ; les valeurs de [C 2 H 4 ] et [O 2 ] 3 correspondent aux concentrations des substances réactionnelles élevées à la puissance de leurs coefficients stoechiométriques. Plus la concentration de [C 2 H 4 ] ou [O 2 ] est élevée, plus il y a de collisions de molécules de ces substances par unité de temps, et donc plus la vitesse de réaction chimique est élevée.

En règle générale, les vitesses des réactions chimiques dépendent également directement sur la température de réaction . Naturellement, avec l'augmentation de la température, l'énergie cinétique des molécules augmente, ce qui entraîne également de plus grandes collisions de molécules par unité de temps. De nombreuses expériences ont montré qu'à chaque changement de température de 10 degrés, la vitesse de réaction change de 2 à 4 fois (règle de Van't Hoff) :

où V T 2 est la vitesse de réaction chimique à T 2 ; V ti est la vitesse de la réaction chimique à T 1 ; g est le coefficient de température de la vitesse de réaction.

Influence degré de broyage des substances la vitesse de réaction en dépend également directement. Plus les particules des substances réactives sont fines, plus dans une plus grande mesure Ils entrent en contact les uns avec les autres par unité de temps, plus la vitesse de la réaction chimique est grande. Par conséquent, en règle générale, les réactions entre substances ou solutions gazeuses se déroulent plus rapidement qu'à l'état solide.

Les changements de pression affectent la vitesse de réaction entre les substances à l'état gazeux. Étant dans un volume fermé à température constante, la réaction se déroule à une vitesse de V 1. Si dans ce système nous augmentons la pression (donc réduisons le volume), les concentrations des substances en réaction augmenteront, la collision de leurs molécules par unité de temps augmentera, la vitesse de réaction augmentera jusqu'à V 2 (v 2 > v 1).

Catalyseurs sont des substances qui modifient la vitesse d’une réaction chimique, mais restent inchangées une fois la réaction chimique terminée. L'influence des catalyseurs sur la vitesse d'une réaction est appelée catalyse. Les catalyseurs peuvent à la fois accélérer et ralentir un processus chimique dynamique. Lorsque les substances en interaction et le catalyseur sont dans le même état d'agrégation, on parle de catalyse homogène, et avec une catalyse hétérogène, les réactifs et le catalyseur sont dans des états d'agrégation différents. Le catalyseur et les réactifs forment un complexe intermédiaire. Par exemple, pour une réaction :

Le catalyseur (K) forme un complexe avec A ou B - AK, VK, qui libère K lors de l'interaction avec une particule libre A ou B :

AK + B = AB + K

VK + A = VA + K ;

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La vitesse d'une réaction chimique dépend de nombreux facteurs, notamment la nature des réactifs, la concentration des réactifs, la température et la présence de catalyseurs. Considérons ces facteurs.

1). Nature des réactifs. S'il y a une interaction entre des substances ayant une liaison ionique, la réaction se déroule plus rapidement qu'entre des substances ayant une liaison covalente.

2.) Concentration des réactifs. Pour qu’une réaction chimique ait lieu, les molécules des substances en réaction doivent entrer en collision. Autrement dit, les molécules doivent être si proches les unes des autres que les atomes d’une particule subissent l’action des champs électriques de l’autre. Ce n'est que dans ce cas que les transitions électroniques et les réarrangements correspondants des atomes seront possibles, à la suite desquels des molécules de nouvelles substances seront formées. Ainsi, la vitesse des réactions chimiques est proportionnelle au nombre de collisions qui se produisent entre les molécules, et le nombre de collisions, à son tour, est proportionnel à la concentration des réactifs. Sur la base de matériel expérimental, les scientifiques norvégiens Guldberg et Waage et, indépendamment d'eux, le scientifique russe Beketov ont formulé en 1867 la loi fondamentale de la cinétique chimique - loi de l'action de masse(ZDM) : à température constante, la vitesse d'une réaction chimique est directement proportionnelle au produit des concentrations des substances en réaction par la puissance de leurs coefficients stoechiométriques. Pour le cas général :

la loi d'action de masse a la forme :

L'enregistrement de la loi d'action de masse pour une réaction donnée est appelé équation cinétique de base de la réaction. Dans l’équation cinétique de base, k est la constante de vitesse de réaction, qui dépend de la nature des réactifs et de la température.

La plupart des réactions chimiques sont réversibles. Au cours de telles réactions, leurs produits, au fur et à mesure qu'ils s'accumulent, réagissent les uns avec les autres pour former les substances de départ :

Taux de réaction directe :

Vitesse de retour :

Au moment de l'équilibre :

La loi de l’action des masses en état d’équilibre prend donc la forme :

,

où K est la constante d’équilibre de la réaction.

3) Effet de la température sur la vitesse de réaction. En règle générale, la vitesse des réactions chimiques augmente lorsque la température est dépassée. Considérons cela en utilisant l'exemple de l'interaction de l'hydrogène avec l'oxygène.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

À 20 0 C, la vitesse de réaction est pratiquement nulle et il faudrait 54 milliards d'années pour que l'interaction progresse de 15 %. À 500 0 C, il faudra 50 minutes pour former de l'eau, et à 700 0 C, la réaction se produit instantanément.

La dépendance de la vitesse de réaction sur la température est exprimée la règle de Van't Hoff: avec une augmentation de la température de 10 o, la vitesse de réaction augmente de 2 à 4 fois. La règle de Van't Hoff s'écrit :

4) Effet des catalyseurs. La vitesse des réactions chimiques peut être contrôlée en utilisant catalyseurs– les substances qui modifient la vitesse d'une réaction et restent après la réaction en quantités inchangées. Changer la vitesse d’une réaction en présence d’un catalyseur est appelé catalyse. Distinguer positif(la vitesse de réaction augmente) et négatif(la vitesse de réaction diminue) catalyse. Parfois, un catalyseur se forme au cours d’une réaction ; de tels processus sont appelés autocatalytiques. Il existe des catalyses homogènes et hétérogènes.

À homogène En catalyse, le catalyseur et les réactifs sont dans la même phase. Par exemple:

À hétérogène En catalyse, le catalyseur et les réactifs sont dans des phases différentes. Par exemple:

La catalyse hétérogène est associée à des processus enzymatiques. Tous procédés chimiques les processus qui se produisent dans les organismes vivants sont catalysés par des enzymes, qui sont des protéines dotées de certaines fonctions spécialisées. Dans les solutions dans lesquelles des processus enzymatiques ont lieu, il n’existe pas d’environnement hétérogène typique, en raison de l’absence d’interface de phase clairement définie. De tels processus sont appelés catalyse microhétérogène.

Comme tout processus, les réactions chimiques se produisent dans le temps et sont donc caractérisées par une vitesse ou une autre.

Branche de la chimie qui étudie la vitesse des réactions chimiques et le mécanisme de leur apparition, appelé cinétique chimique. La cinétique chimique fonctionne avec les concepts de « phase » et de « système ». Phase – c'est une partie d'un système séparée de ses autres parties par une interface.

Les systèmes peuvent être homogènes ou hétérogènes. Systèmes homogènes consister en monophasé. Par exemple, air ou tout mélange de gaz, solution saline. Systèmes hétérogènes consister en deux phases ou plus. Par exemple, eau liquide – glace – vapeur, solution saline + sédiment.

Réactions se produisant dans un système homogène, sont appelés homogène. Par exemple, N 2 (g) + 3H 2 (g) = 2NH 3 (g). Ils coulent partout. Réactions se produisant dans un système hétérogène, sont appelés hétérogène. Par exemple, C (k) + O 2 (g) = CO 2 (g). Ils circulent à l’interface des phases.

Taux de réaction chimique déterminé la quantité de substance qui réagit ou se forme au cours d'une réaction par unité de temps par unité de volume(pour une réaction homogène) ou par unité d'interface(pour un système hétérogène).

La vitesse de réaction dépend de la nature des réactifs, de leur concentration, de leur température et de la présence de catalyseurs.

1. La nature des substances en réaction.

Les réactions vont dans le sens de la destruction de liaisons moins fortes et de la formation de substances ayant des liaisons plus fortes. Ainsi, rompre les liaisons dans les molécules H 2 et N 2 nécessite des énergies élevées ; ces molécules sont légèrement réactives. La rupture des liaisons dans des molécules hautement polaires (HCl, H 2 O) nécessite moins d'énergie et la vitesse de réaction est beaucoup plus élevée. Les réactions entre les ions dans les solutions électrolytiques se produisent presque instantanément.

2. Concentration.

À mesure que la concentration augmente, les collisions de molécules de substances réactives se produisent plus souvent - la vitesse de réaction augmente.

La dépendance de la vitesse d'une réaction chimique sur la concentration des réactifs est exprimée loi de l'action de masse (LMA): à température constante, la vitesse d'une réaction chimique est directement proportionnelle au produit des concentrations des substances en réaction.

En général, pour homogène réactions

nA (g) + mB (g) = pAB (g)

la dépendance à la vitesse de réaction est exprimée par l'équation :

où C A et C B sont les concentrations de réactifs, mol/l ; k est la constante de vitesse de réaction. Pour une réaction spécifique 2NO (g) + O 2 (g) = 2NO 2 (g), l'expression mathématique du ZDM est :

υ = k∙∙

La constante de vitesse de réaction k dépend de la nature des réactifs, de la température et du catalyseur, mais ne dépend pas des concentrations des réactifs. La signification physique de la constante de vitesse est qu’elle est égale à la vitesse de réaction aux concentrations unitaires des réactifs.

Pour hétérogène réactions (lorsque les substances sont dans différents états d'agrégation), la vitesse de réaction dépend uniquement de la concentration de gaz ou de substances dissoutes, et la concentration de la phase solide n'est pas incluse dans l'expression mathématique de l'EDM :

nA (k) + mB (g) = pAB (g)

Par exemple, le taux de combustion du carbone dans l'oxygène est proportionnel uniquement à la concentration en oxygène :

C (k) + O 2 (g) = CO 2 (k)

3. Température.

À mesure que la température augmente, la vitesse de déplacement des molécules augmente, ce qui entraîne une augmentation du nombre de collisions entre elles. Pour qu’une réaction ait lieu, les molécules en collision doivent avoir un certain excès d’énergie. L'excès d'énergie que doivent avoir les molécules avant leur collision peut conduire à la formation d'une nouvelle substance., appelé énergie d'activation. Énergie d'activation ( E un) sont exprimés en kJ/mol. Sa valeur dépend de la nature des substances en réaction, c'est-à-dire Chaque réaction possède sa propre énergie d'activation. Molécules avec énergie d'activation, appelé actif. L'augmentation de la température augmente le nombre de molécules actives, et donc la vitesse de la réaction chimique.

La dépendance de la vitesse d'une réaction chimique sur la température est exprimée la règle de Van't Hoff: pour chaque augmentation de température de 10 °C, la vitesse de réaction augmente de 2 à 4 fois.

où υ 2 et υ 1 sont des vitesses de réaction aux températures t 2 et t 1,

γ est le coefficient de température de la vitesse de réaction, indiquant combien de fois la vitesse de réaction augmente lorsque la température augmente de 10 0 C.

4. Surface de contact des substances réactives.

Pour les systèmes hétérogènes, plus la surface de contact est grande, plus la réaction est rapide. La surface des solides peut être augmentée en les broyant, et pour les substances solubles en les dissolvant.

5. Catalyseurs.

Substances qui participent aux réactions et augmentent leur vitesse, restant inchangées à la fin de la réaction, sont appelés catalyseurs. Le changement de vitesse de réaction sous l'influence de catalyseurs est appelé catalyse. Il y a la catalyse homogène Et hétérogène.

À homogène Il s'agit notamment des processus dans lesquels le catalyseur est dans le même état d'agrégation que les réactifs.

2SO 2 (g) + O 2 (g) 2SO 3 (g)

L'action d'un catalyseur homogène est de former des composés actifs intermédiaires plus ou moins forts, à partir desquels il est ensuite entièrement régénéré.

À hétérogène La catalyse fait référence à des processus dans lesquels le catalyseur et les réactifs sont dans différents états d'agrégation et la réaction se produit à la surface du catalyseur.

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)

Le mécanisme d’action des catalyseurs hétérogènes est plus complexe que celui des catalyseurs homogènes. Un rôle important dans ces processus est joué par les phénomènes d'absorption de substances gazeuses et liquides à la surface d'une substance solide - le phénomène d'adsorption. En raison de l'adsorption, la concentration des réactifs augmente, leur activité chimique augmente, ce qui entraîne une augmentation de la vitesse de réaction.