Хурдны урвалурвалд орох бодисын аль нэгийн молийн концентрацийн өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог.

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

Энд C 1 ба C 2 нь t 1 ба t 2 үед тус тусад нь бодисын молийн концентраци юм (тэмдэг (+) - хурдыг урвалын бүтээгдэхүүнээр тодорхойлдог бол (-) тэмдэг - эхлэлийн бодисоор).

Урвалж буй бодисын молекулууд мөргөлдөх үед урвал үүсдэг. Түүний хурд нь мөргөлдөөний тоо, тэдгээрийн өөрчлөлтөд хүргэх магадлалаар тодорхойлогддог. Мөргөлдөөний тоог урвалд орж буй бодисын концентраци, урвалын магадлалыг мөргөлдөж буй молекулуудын энергиээр тодорхойлно.
Химийн урвалын хурдад нөлөөлөх хүчин зүйлүүд.
1. Урвалж буй бодисын шинж чанар. Дүр нь том үүрэг гүйцэтгэдэг химийн холбооболон урвалжийн молекулуудын бүтэц. Урвал нь бага бат бөх холбоог устгах, илүү хүчтэй холбоо бүхий бодис үүсэх чиглэлд явагддаг. Тиймээс H 2 ба N 2 молекул дахь холбоог таслах нь өндөр энерги шаарддаг; ийм молекулууд бага зэрэг урвалд ордог. Өндөр туйлттай молекулуудын холбоог таслах (HCl, H 2 O) нь бага энерги шаарддаг бөгөөд урвалын хурд нь хамаагүй өндөр байдаг. Электролитийн уусмал дахь ионуудын хоорондын урвал бараг тэр даруй явагддаг.
Жишээ
Фтор нь тасалгааны температурт устөрөгчтэй тэсрэх урвалд ордог.
Кальцийн исэл нь устай хүчтэй урвалд орж, дулааныг ялгаруулдаг; зэсийн исэл - урвалд ордоггүй.

2. Төвлөрөл. Концентраци нэмэгдэх тусам (нэгж эзэлхүүн дэх тоосонцрын тоо) урвалд орж буй бодисын молекулуудын мөргөлдөөн ихэвчлэн тохиолддог - урвалын хурд нэмэгддэг.
Олон нийтийн үйл ажиллагааны хууль (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
Хурд химийн урвалурвалд орж буй бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ байна.

AA + bB +. . . ® . . .

• [A] a [B] b . . .

Урвалын хурдны тогтмол k нь урвалж, температур, катализаторын шинж чанараас хамаардаг боловч урвалд орох бодисын концентрацаас хамаардаггүй.
Хурдны тогтмолын физик утга нь урвалд орох бодисын нэгж концентраци дахь урвалын хурдтай тэнцүү байна.
Гетероген урвалын хувьд хатуу фазын концентрацийг урвалын хурдны илэрхийлэлд оруулаагүй болно.

3. Температур. Температурыг 10 ° C-аар нэмэгдүүлэх бүрт урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг (вант Хоффын дүрэм). Температур t 1-ээс t 2 хүртэл өсөхөд урвалын хурдны өөрчлөлтийг дараах томъёогоор тооцоолж болно.

		(t 2 - t 1) / 10
Vt 2 / Vt 1	= г

(энд Vt 2 ба Vt 1 нь t 2 ба t 1 температурт тус тус урвалын хурд; g нь энэ урвалын температурын коэффициент).
Вант Хоффын дүрэм нь зөвхөн нарийн температурын хязгаарт хамаарна. Аррениусын тэгшитгэл илүү нарийвчлалтай:

• e -Ea/RT

Хаана
А нь урвалжуудын шинж чанараас хамаарах тогтмол;
R нь бүх нийтийн хийн тогтмол;

Ea нь идэвхжүүлэх энерги, өөрөөр хэлбэл. мөргөлдөж буй молекулууд химийн өөрчлөлтөд хүргэхийн тулд байх ёстой энерги.
Химийн урвалын энергийн диаграм.

Экзотермик урвал	Эндотермик урвал

A - урвалж, B - идэвхжүүлсэн цогцолбор (шилжилтийн төлөв), C - бүтээгдэхүүн.
Идэвхжүүлэх энерги Ea өндөр байх тусам температур нэмэгдэх тусам урвалын хурд нэмэгддэг.

4. Урвалж буй бодисын контактын гадаргуу. Гетероген системүүдийн хувьд (бодис өөр өөр байх үед нэгтгэх төлөвүүд), Хэрхэн илүү гадаргуухолбоо барих тусам урвал хурдан явагдана. Хатуу бодисын гадаргуугийн талбайг нунтаглах замаар, уусдаг бодисыг уусгах замаар нэмэгдүүлэх боломжтой.

5. Катализ. Урвалын төгсгөлд өөрчлөгдөөгүй, урвалд оролцож, хурдыг нь нэмэгдүүлдэг бодисыг катализатор гэж нэрлэдэг. Катализаторын үйл ажиллагааны механизм нь завсрын нэгдлүүд үүссэний улмаас урвалын идэвхжүүлэлтийн энерги буурсантай холбоотой юм. At нэгэн төрлийн катализУрвалж ба катализатор нь нэг фазыг бүрдүүлдэг (ижил төлөвт байгаа), гетероген катализ- өөр өөр үе шатууд (нэгтгэлийн янз бүрийн төлөвт байдаг). Зарим тохиолдолд хүсээгүй химийн үйл явц үүсэхийг урвалын орчинд дарангуйлагч нэмэх замаар огцом удаашруулж болно (үзэгдэл " сөрөг катализ").

Зарим химийн урвалууд бараг агшин зуур (хүчилтөрөгч-устөрөгчийн хольцын тэсрэлт, усан уусмал дахь ион солилцооны урвал), зарим нь хурдан (бодисын шаталт, цайрын хүчилтэй харилцан үйлчлэлцэх), бусад нь удаан (төмрийн зэврэлт, органик үлдэгдэл ялзрах) явагддаг. ). Урвал нь маш удаан байдаг тул хүн үүнийг анзаардаггүй. Жишээлбэл, боржин чулуу элс, шавар болж хувирах нь олон мянган жилийн туршид тохиолддог.

Өөрөөр хэлбэл, химийн урвал өөр өөр байж болно хурд.

Гэхдээ энэ юу вэ урвалын хурд? Энэ хэмжигдэхүүн, хамгийн чухал нь математикийн илэрхийлэл нь яг юу вэ?

Урвалын хурд нь нэг нэгж эзэлхүүн дэх бодисын хэмжээг нэгж хугацаанд өөрчлөхийг хэлнэ. Математикийн хувьд энэ илэрхийлэлийг дараах байдлаар бичнэ.

Хаана n 1 Тэгээдn 2 - эзэлхүүний систем дэх t 1 ба t 2 цаг үеийн бодисын хэмжээ (моль) В.

Хурдны илэрхийлэлийн өмнө ямар нэмэх эсвэл хасах тэмдэг (±) гарч ирэх нь бодисын хэмжээ - бүтээгдэхүүн эсвэл урвалжийн өөрчлөлтийг харж байгаа эсэхээс хамаарна.

Мэдээжийн хэрэг, урвалын явцад урвалжууд зарцуулагддаг, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийн хэмжээ багасдаг тул урвалжуудын хувьд илэрхийлэл (n 2 - n 1) үргэлж тэгээс бага утгатай байдаг. Хурд нь сөрөг утга байж болохгүй тул энэ тохиолдолд илэрхийллийн өмнө хасах тэмдэг тавих хэрэгтэй.

Хэрэв бид урвалж биш харин бүтээгдэхүүний хэмжээний өөрчлөлтийг авч үзвэл хурдыг тооцоолох илэрхийлэлийн өмнө хасах тэмдэг шаардлагагүй, учир нь энэ тохиолдолд илэрхийлэл (n 2 - n 1) үргэлж эерэг байдаг. учир нь урвалын үр дүнд бүтээгдэхүүний хэмжээ зөвхөн нэмэгдэж болно.

Бодисын тоо хэмжээний харьцаа nэнэ хэмжээний бодис байрлах эзлэхүүнийг молийн концентраци гэнэ ХАМТ:

Тиймээс молийн концентраци ба түүний математик илэрхийлэлийг ашиглан бид урвалын хурдыг тодорхойлох өөр нэг хувилбарыг бичиж болно.

Урвалын хурд нь нэг нэгж хугацаанд явагдсан химийн урвалын үр дүнд бодисын молийн концентрацийн өөрчлөлт юм.

Урвалын хурдад нөлөөлдөг хүчин зүйлүүд

Тодорхой урвалын хурдыг юу тодорхойлдог, түүнд хэрхэн нөлөөлөхийг мэдэх нь ихэвчлэн маш чухал байдаг. Жишээлбэл, газрын тос боловсруулах үйлдвэр нь нэгж цаг тутамд нэмэлт бүтээгдэхүүний хагас хувь тутамд шууд утгаараа тэмцдэг. Эцсийн эцэст, авч үзэх их хэмжээнийцэвэршүүлсэн газрын тосны хагас хувь ч гэсэн санхүүгийн жилийн их ашиг авчирдаг. Зарим тохиолдолд аливаа урвал, ялангуяа металлын зэврэлтийг удаашруулах нь маш чухал юм.

Тэгэхээр урвалын хурд юунаас хамаардаг вэ? Энэ нь хачирхалтай нь олон янзын параметрээс хамаардаг.

Энэ асуудлыг ойлгохын тулд эхлээд химийн урвалын үр дүнд юу болдгийг төсөөлөөд үз дээ, жишээлбэл:

A + B → C + D

Дээр бичсэн тэгшитгэл нь А ба В бодисын молекулууд хоорондоо мөргөлдөж, С ба Д бодисын молекул үүсгэх үйл явцыг тусгасан болно.

Өөрөөр хэлбэл, урвал явагдахын тулд хамгийн багадаа молекулуудын мөргөлдөх шаардлагатай байдаг. эхлэх материал. Хэрэв бид нэгж эзэлхүүн дэх молекулын тоог нэмэгдүүлбэл олон хүнтэй автобусанд зорчигчидтой мөргөлдөх давтамж хагас хоосон автобустай харьцуулахад нэмэгдэхтэй адил мөргөлдөөний тоо нэмэгдэх нь ойлгомжтой.

Өөрөөр хэлбэл, урвалд орох бодисын агууламж нэмэгдэх тусам урвалын хурд нэмэгддэг.

Нэг буюу хэд хэдэн урвалж нь хий байх тохиолдолд хийн даралт нь түүнийг бүрдүүлэгч молекулуудын концентрацитай шууд пропорциональ байдаг тул даралт ихсэх тусам урвалын хурд нэмэгддэг.

Гэсэн хэдий ч бөөмсийн мөргөлдөөн нь зайлшгүй шаардлагатай боловч урвал явагдахад хангалттай нөхцөл биш юм. Тооцооллын дагуу урвалд орж буй бодисын молекулуудын боломжийн концентрацитай мөргөлдөх тоо маш их байгаа тул бүх урвал хормын дотор явагдах ёстой. Гэсэн хэдий ч практик дээр ийм зүйл тохиолддоггүй. Юу болсон бэ?

Үнэн хэрэгтээ урвалд орох молекулуудын мөргөлдөөн бүр үр дүнтэй байх албагүй. Олон мөргөлдөөн нь уян харимхай байдаг - молекулууд нь бөмбөг шиг бие биенээсээ үсэрдэг. Урвал явагдахын тулд молекулууд хангалттай кинетик энергитэй байх ёстой. Урвалын урвал явагдахын тулд урвалд орох бодисын молекулуудад байх ёстой хамгийн бага энергийг идэвхжүүлэх энерги гэж нэрлэх ба E a гэж тэмдэглэнэ. -аас бүрдсэн системд их хэмжээниймолекулууд, молекулуудын энергийн хуваарилалт байдаг, тэдгээрийн зарим нь бага энергитэй, зарим нь их, дунд энергитэй байдаг. Эдгээр бүх молекулуудаас зөвхөн багахан хэсэг нь идэвхжүүлэх энергиэс давсан энергитэй байдаг.

Та физикийн хичээлээс мэдэж байгаагаар температур нь үнэндээ бодисыг бүрдүүлдэг бөөмсийн кинетик энергийн хэмжүүр юм. Өөрөөр хэлбэл, бодисыг бүрдүүлдэг хэсгүүд хурдан хөдөлж, түүний температур өндөр байдаг. Тиймээс температурыг нэмэгдүүлэх замаар бид молекулуудын кинетик энергийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг бөгөөд үүний үр дүнд E a-аас их энергитэй молекулуудын эзлэх хувь нэмэгдэж, тэдгээрийн мөргөлдөөн нь химийн урвалд хүргэх болно.

Баримт эерэг нөлөөТемпературын урвалын хурдыг 19-р зуунд Голландын химич Вант Хофф эмпирик байдлаар тогтоожээ. Судалгаандаа үндэслэн тэрээр өөрийн нэрээ хадгалсаар байгаа дүрмийг томъёолсон бөгөөд энэ нь дараах байдалтай байна.

Аливаа химийн урвалын хурд температур 10 градусаар нэмэгдэхэд 2-4 дахин нэмэгддэг.

Энэ дүрмийн математик дүрслэлийг дараах байдлаар бичнэ.

Хаана В 2 Тэгээд В 1 нь t 2 ба t 1 температурын хурд бөгөөд γ нь урвалын температурын коэффициент бөгөөд түүний утга нь ихэвчлэн 2-оос 4-ийн хооронд хэлбэлздэг.

Ихэнхдээ олон урвалын хурдыг ашиглан нэмэгдүүлэх боломжтой катализаторууд.

Катализатор нь хэрэглээгүйгээр урвалын явцыг хурдасгадаг бодис юм.

Гэхдээ катализаторууд урвалын хурдыг хэрхэн нэмэгдүүлдэг вэ?

Идэвхжүүлэх энергийн талаар санацгаая E a. Катализатор байхгүй үед идэвхжүүлэх энергиэс бага энергитэй молекулууд хоорондоо харилцан үйлчлэх боломжгүй. Туршлагатай хөтөч экспедицийг уулаар шууд бус, тойруу замаар чиглүүлдэг шиг катализаторууд урвал явагдах замыг өөрчилдөг бөгөөд үүний үр дүнд авирахад хангалттай хүч чадалгүй байсан хамтрагчид ч гэсэн. уул нь түүний өөр тал руу шилжих боломжтой болно.

Урвалын явцад катализаторыг хэрэглэдэггүй ч гэсэн идэвхтэй оролцож, урвалжуудтай завсрын нэгдлүүдийг үүсгэдэг боловч урвалын төгсгөлд анхны төлөвтөө буцаж ирдэг.

Урвалын хурдад нөлөөлж буй дээрх хүчин зүйлсээс гадна урвалд орж буй бодисуудын хооронд интерфэйс (гетероген урвал) байгаа тохиолдолд урвалын хурд нь урвалжуудын контактын талбайгаас хамаарна. Жишээлбэл, давсны хүчлийн усан уусмал агуулсан туршилтын хоолойд унасан хөнгөн цагаан металлын мөхлөгийг төсөөлөөд үз дээ. Хөнгөн цагаан бол исэлддэггүй хүчилтэй урвалд ордог идэвхтэй металл юм. ХАМТ давсны хүчилУрвалын тэгшитгэл дараах байдалтай байна.

2Al + 6HCl → 2AlCl 3 + 3H 2

Хөнгөн цагаан бол хатуу бодис бөгөөд энэ нь давсны хүчилтэй урвал зөвхөн түүний гадаргуу дээр явагддаг гэсэн үг юм. Хэрэв бид эхлээд хөнгөн цагааны мөхлөгийг тугалган цаас болгон өнхрүүлэн гадаргуугийн талбайг нэмэгдүүлэх юм бол хүчилтэй урвалд орох боломжтой илүү олон тооны хөнгөн цагаан атомыг өгөх нь ойлгомжтой. Үүний үр дүнд урвалын хурд нэмэгдэх болно. Үүний нэгэн адил гадаргууг нэмэгдүүлэх хатуунунтаг болгон нунтаглах замаар хүрч болно.

Түүнчлэн, хатуу биет хий эсвэл шингэн бодистой урвалд орох гетероген урвалын хурдыг хутгах нь ихэвчлэн эерэгээр нөлөөлдөг бөгөөд энэ нь хутгасны үр дүнд урвалын бүтээгдэхүүний хуримтлагдсан молекулуудыг урвалаас зайлуулдагтай холбоотой юм. бүс болон реактив молекулуудын шинэ хэсгийг "авч ирсэн".

Эцэст нь, урвалын хурд, урвалжийн шинж чанарт асар их нөлөө үзүүлж байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. Жишээлбэл, шүлтлэг металл нь үелэх системд бага байх тусам ус, фтор, бүх галогенүүдийн дунд хурдан, устөрөгчийн хийтэй хурдан урвалд ордог.

Дээрх бүгдийг нэгтгэн дүгнэвэл урвалын хурд нь дараах хүчин зүйлээс хамаарна.

1) урвалжуудын концентраци: өндөр байх тусам илүү хурдурвалууд

2) температур: температур нэмэгдэх тусам аливаа урвалын хурд нэмэгддэг

3) урвалжуудын холбоо барих талбай: урвалжуудын холбоо барих талбай том байх тусам урвалын хурд өндөр болно.

4) хутгах, хэрэв хатуу ба шингэн эсвэл хийн хооронд урвал явагдах юм бол хутгах нь үүнийг хурдасгаж болно.

Химийн урвал гэдэг нь нэг бодисыг нөгөө бодис болгон хувиргах явдал юм.

Ямар ч төрлийн химийн урвалууд өөр өөр хурдаар явагддаг. Жишээлбэл, дэлхийн гэдэс дотор геохимийн өөрчлөлтүүд (талст гидрат үүсэх, давсны гидролиз, эрдэс бодисын нийлэгжилт эсвэл задрал) мянга, сая жилийн турш явагддаг. Мөн дарь, устөрөгч, давс, давсны шаталт зэрэг урвалууд хэдхэн секундын дотор явагддаг.

Химийн урвалын хурд нь нэгж хугацаанд урвалд орж буй бодисуудын (эсвэл урвалын бүтээгдэхүүний) өөрчлөлтийг хэлнэ. Хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг ойлголт дундаж хурдурвалууд (Δc p) хугацааны интервалд.

v av = ± ∆C/∆t

Бүтээгдэхүүний хувьд ∆С > 0, эхлэл бодисын хувьд -∆С< 0. Наиболее употребляемая единица измерения - моль на литр в секунду (моль/л*с).

Химийн урвал бүрийн хурд нь олон хүчин зүйлээс шалтгаална: урвалд орж буй бодисын шинж чанар, урвалд орж буй бодисын концентраци, урвалын температурын өөрчлөлт, урвалд орж буй бодисын нунтаглалтын зэрэг, даралтын өөрчлөлт, катализаторыг нэвтрүүлэх. урвалын орчинд.

Урвалж буй бодисын мөн чанар химийн урвалын хурдад ихээхэн нөлөөлдөг. Жишээлбэл, зарим металлын байнгын бүрэлдэхүүн хэсэг болох устай харилцан үйлчлэлийг авч үзье. Металлуудыг тодорхойлъё: Na, Ca, Al, Au. Натри нь энгийн температурт устай маш хүчтэй урвалд орж, их хэмжээний дулаан ялгаруулдаг.

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

Кальци нь энгийн температурт устай бага хүчтэй урвалд ордог.

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

Хөнгөн цагаан нь өндөр температурт аль хэдийн устай урвалд ордог:

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

Мөн алт нь идэвхгүй металлуудын нэг бөгөөд энэ нь хэвийн эсвэл өндөр температурт устай урвалд ордоггүй.

Химийн урвалын хурд нь үүнээс шууд хамаардаг урвалд орох бодисын концентраци . Тиймээс, хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд:

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

Урвалын хурдыг илэрхийлэх илэрхийлэл нь:

v = k**[O 2 ] 3 ;

Энд k нь химийн урвалын хурдны тогтмол бөгөөд урвалд орж буй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн концентраци 1 г/моль-тэй тэнцүү байх нөхцөлд энэ урвалын хурдтай тоогоор тэнцүү байна; [C 2 H 4 ] ба [O 2 ] 3-ийн утгууд нь тэдгээрийн стехиометрийн коэффициентүүдийн хүчин чадал хүртэл нэмэгдсэн урвалд орж буй бодисын концентрацид тохирч байна. [C 2 H 4 ] эсвэл [O 2 ] -ийн концентраци их байх тусам эдгээр бодисын молекулуудын нэг нэгж хугацаанд мөргөлдөх нь их байх тусам химийн урвалын хурд ихсэх болно.

Химийн урвалын хурд нь дүрмээр бол шууд хамааралтай байдаг урвалын температур дээр . Мэдээжийн хэрэг, температур нэмэгдэхийн хэрээр молекулуудын кинетик энерги нэмэгддэг бөгөөд энэ нь нэгж хугацаанд молекулуудын мөргөлдөөнд хүргэдэг. Температурын 10 градусын өөрчлөлт тутамд урвалын хурд 2-4 дахин өөрчлөгддөгийг олон тооны туршилтууд харуулсан (вант Хоффын дүрэм):

энд V T 2 нь T 2 дахь химийн урвалын хурд; V ti нь T 1 дэх химийн урвалын хурд; g нь урвалын хурдны температурын коэффициент юм.

Нөлөөлөл бодисыг нунтаглах зэрэг урвалын хурд нь мөн шууд хамааралтай. Урвалж буй бодисын тоосонцор илүү нарийн байх тусам илүү их байдаг илүү их хэмжээгээрТэд нэгж хугацаанд бие биетэйгээ харьцах тусам химийн урвалын хурд ихсэх болно. Тиймээс, дүрмээр бол хийн бодис эсвэл уусмалын хоорондох урвал нь хатуу төлөвөөс илүү хурдан явагддаг.

Даралтын өөрчлөлт нь хийн төлөвт байгаа бодисын хоорондох урвалын хурдад нөлөөлдөг. Тогтмол температурт хаалттай эзэлхүүнтэй байх тул урвал нь V 1-ийн хурдтай явагддаг. Хэрэв энэ системд бид даралтыг нэмэгдүүлбэл (иймээс эзэлхүүнийг багасгах) урвалд орж буй бодисын концентраци нэмэгдэж, тэдгээрийн молекулуудын мөргөлдөх болно. нэгж хугацаанд нэмэгдэхэд урвалын хурд V 2 (v 2 > v 1) болж нэмэгдэнэ.

Катализатор химийн урвалын хурдыг өөрчилдөг боловч химийн урвал дууссаны дараа өөрчлөгддөггүй бодисууд юм. Катализаторын урвалын хурдад үзүүлэх нөлөөг катализатор гэж нэрлэдэг. Катализатор нь химийн динамик процессыг хурдасгаж, удаашруулж чаддаг. Харилцан үйлчилдэг бодисууд болон катализаторууд нэгтгэх ижил төлөвт байх үед бид нэгэн төрлийн катализ гэж ярьдаг бол гетероген катализаар урвалд орох бодисууд болон катализаторууд нэгтгэх янз бүрийн төлөвт байдаг. Катализатор ба урвалжууд нь завсрын цогцолбор үүсгэдэг. Жишээлбэл, хариу үйлдэл үзүүлэхийн тулд:

Катализатор (K) нь A эсвэл B - AK, VK-тэй цогцолбор үүсгэдэг бөгөөд энэ нь чөлөөт А эсвэл В бөөмстэй харилцан үйлчлэлцэх үед K-ийг ялгаруулдаг.

AK + B = AB + K

VK + A = VA + K;

blog.site, материалыг бүрэн эсвэл хэсэгчлэн хуулахдаа эх сурвалжийн холбоосыг оруулах шаардлагатай.

Химийн урвалын хурд нь урвалд орох бодисын шинж чанар, урвалд орох бодисын концентраци, температур, катализатор байгаа эсэх зэрэг олон хүчин зүйлээс хамаардаг. Эдгээр хүчин зүйлсийг авч үзье.

1). Урвалж буй бодисын мөн чанар. Хэрэв ионы холбоо бүхий бодисуудын хооронд харилцан үйлчлэл байгаа бол урвал нь ковалент холбоо бүхий бодисуудаас илүү хурдан явагддаг.

2.) Урвалж буй бодисын концентраци. Химийн урвал явагдахын тулд урвалд орж буй бодисын молекулууд мөргөлдөх ёстой. Өөрөөр хэлбэл, нэг бөөмийн атомууд нөгөө бөөмийн цахилгаан талбайн үйлчлэлийг мэдрэхийн тулд молекулууд хоорондоо маш ойртох ёстой. Зөвхөн энэ тохиолдолд электрон шилжилт, атомуудын зохих зохицуулалт хийх боломжтой бөгөөд үүний үр дүнд шинэ бодисын молекулууд үүсдэг. Тиймээс химийн урвалын хурд нь молекулуудын хооронд үүссэн мөргөлдөөний тоотой пропорциональ, мөргөлдөх тоо нь эргээд урвалд орох бодисын концентрацтай пропорциональ байна. Туршилтын материалд үндэслэн Норвегийн эрдэмтэд Гулдберг, Вагеж нар, тэднээс үл хамааран Оросын эрдэмтэн Бекетов 1867 онд химийн кинетикийн үндсэн хуулийг томъёолжээ. массын үйл ажиллагааны хууль(ZDM): Тогтмол температурт химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисын концентраци нь тэдгээрийн стехиометрийн коэффициентүүдийн хүчин чадалтай шууд пропорциональ байна. Ерөнхий тохиолдолд:

массын үйл ажиллагааны хууль дараах хэлбэртэй байна.

Өгөгдсөн урвалын массын үйл ажиллагааны хуулийг бүртгэх гэж нэрлэдэг урвалын үндсэн кинетик тэгшитгэл. Үндсэн кинетик тэгшитгэлд k нь урвалд орох бодисын шинж чанар, температураас хамаардаг урвалын хурдны тогтмол юм.

Ихэнх химийн урвалууд буцах боломжтой байдаг. Ийм урвалын үед тэдгээрийн бүтээгдэхүүнүүд хуримтлагдахдаа бие биентэйгээ урвалд орж анхны бодис үүсгэдэг.

Урт урвалын хурд:

Санал хүсэлтийн хурд:

Тэнцвэрийн үед:

Тиймээс тэнцвэрт байдалд байгаа массын үйл ажиллагааны хууль дараах хэлбэртэй байна.

,

Энд K нь урвалын тэнцвэрийн тогтмол юм.

3) Температурын урвалын хурдад үзүүлэх нөлөө. Температур хэтэрсэн үед химийн урвалын хурд ихэвчлэн нэмэгддэг. Устөрөгч болон хүчилтөрөгчийн харилцан үйлчлэлийн жишээг ашиглан үүнийг авч үзье.

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

20 0С-ийн температурт урвалын хурд бараг тэг бөгөөд харилцан үйлчлэл 15% -иар ахихад 54 тэрбум жил шаардлагатай. 500 0 С-т ус үүсэхэд 50 минут шаардагдах бөгөөд 700 0 С-т урвал шууд явагдана.

Температураас урвалын хурдын хамаарлыг илэрхийлнэ Вант Хоффын дүрэм: температур 10 o-аар нэмэгдэхэд урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг. Вант Хоффын дүрмийг дараах байдлаар бичжээ.

4) Катализаторын нөлөө. Химийн урвалын хурдыг ашиглан хянаж болно катализаторууд- урвалын хурдыг өөрчилдөг, урвалын дараа өөрчлөгдөөгүй бодисууд. Катализаторын оролцоотойгоор урвалын хурдыг өөрчлөхийг катализ гэж нэрлэдэг. Ялгах эерэг(урвалын хурд нэмэгддэг) ба сөрөг(урвалын хурд буурах) катализ. Заримдаа урвалын явцад катализатор үүсдэг; ийм процессыг автокаталитик гэж нэрлэдэг. Нэг төрлийн ба гетероген катализ байдаг.

At нэгэн төрлийнКатализаторын хувьд катализатор ба урвалжууд нэг үе шатанд байна. Жишээлбэл:

At нэг төрлийн бусКатализаторын хувьд катализатор ба урвалжууд өөр өөр үе шаттай байдаг. Жишээлбэл:

Гетероген катализ нь ферментийн процессуудтай холбоотой байдаг. Бүгд химийн процессуудАмьд организмд тохиолддог процессууд нь тодорхой тусгай үүрэг бүхий уураг болох ферментээр катализ болдог. Ферментийн процесс явагддаг уусмалуудад тодорхой тодорхойлогдсон фазын интерфейс байхгүй тул ердийн гетероген орчин байдаггүй. Ийм процессыг микрогетероген катализ гэж нэрлэдэг.

Аливаа үйл явцын нэгэн адил химийн урвалууд нь цаг хугацааны явцад явагддаг тул нэг буюу өөр хурдаар тодорхойлогддог.

Химийн урвалын хурд, тэдгээрийн үүсэх механизмыг судалдаг химийн салбар,дуудсан химийн кинетик. Химийн кинетик нь "фаз" ба "систем" гэсэн ойлголттой ажилладаг. Үе шат – энэ нь бусад хэсгүүдээс интерфейсээр тусгаарлагдсан системийн нэг хэсэг юм.

Системүүд нь нэгэн төрлийн эсвэл гетероген байж болно. Нэг төрлийн системүүдбүрдэнэ нэг фаз. Жишээлбэл, агаар эсвэл хийн аливаа хольц, давсны уусмал. Гетероген системүүдбүрдэнэ хоёр ба түүнээс дээш үе шат. Жишээлбэл, шингэн ус - мөс - уур, давсны уусмал + тунадас.

Нэг төрлийн системд тохиолддог урвалууд, гэж нэрлэдэг нэгэн төрлийн. Жишээлбэл, N 2 (g) + 3H 2 (g) = 2NH 3 (g). Тэд бүхэлдээ урсдаг. Гетероген системд тохиолддог урвалууд, гэж нэрлэдэг нэг төрлийн бус. Жишээлбэл, C (k) + O 2 (g) = CO 2 (g). Тэд фазын интерфейс дээр урсдаг.

Химийн урвалын хурдтодорхойлсон нэгж эзэлхүүн дэх нэгж хугацаанд урвалд орох буюу үүсэх бодисын хэмжээ(нэг төрлийн урвалын хувьд) эсвэл нэгж интерфэйс бүрээр(гетероген системийн хувьд).

Урвалын хурд нь урвалд орох бодисын шинж чанар, тэдгээрийн концентраци, температур, катализатор байгаа эсэхээс хамаарна.

1. Урвалж буй бодисын шинж чанар.

Урвал нь бага бат бөх холбоог устгах, илүү хүчтэй холбоо бүхий бодис үүсэх чиглэлд явагддаг. Тиймээс H 2 ба N 2 молекул дахь холбоог таслах нь өндөр энерги шаарддаг; ийм молекулууд бага зэрэг урвалд ордог. Өндөр туйлттай молекулуудын холбоог таслах (HCl, H 2 O) нь бага энерги шаарддаг бөгөөд урвалын хурд нь хамаагүй өндөр байдаг. Электролитийн уусмал дахь ионуудын хоорондын урвал бараг тэр даруй явагддаг.

2. Төвлөрөл.

Концентраци нэмэгдэхийн хэрээр урвалд орж буй бодисын молекулуудын мөргөлдөөн ихэвчлэн тохиолддог - урвалын хурд нэмэгддэг.

Химийн урвалын хурд нь урвалд орох бодисын концентрацаас хамаарлыг илэрхийлдэг массын үйл ажиллагааны хууль (LMA): Тогтмол температурт химийн урвалын хурд нь урвалд орж буй бодисын концентрацийн бүтээгдэхүүнтэй шууд пропорциональ байна.

Ерөнхийдөө, төлөө нэгэн төрлийнурвалууд

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

урвалын хурдны хамаарлыг тэгшитгэлээр илэрхийлнэ.

энд C A ба C B нь урвалд орох бодисын концентраци, моль/л; k нь урвалын хурдны тогтмол юм. 2NO (g) + O 2 (g) = 2NO 2 (g) тодорхой урвалын хувьд ZDM-ийн математик илэрхийлэл нь:

υ = k∙∙

Урвалын хурдны тогтмол k нь урвалж, температур, катализаторын шинж чанараас хамаардаг боловч урвалд орох бодисын концентрацаас хамаардаггүй. Хурдны тогтмолын физик утга нь урвалж буй бодисын нэгж концентраци дахь урвалын хурдтай тэнцүү байна.

Учир нь нэг төрлийн бусурвалууд (бодисууд нэгтгэх янз бүрийн төлөвт байх үед) урвалын хурд нь зөвхөн хий эсвэл ууссан бодисын концентрацаас хамаардаг бөгөөд хатуу фазын концентрацийг EDM-ийн математик илэрхийлэлд оруулаагүй болно.

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

Жишээлбэл, хүчилтөрөгч дэх нүүрстөрөгчийн шаталтын хурд нь зөвхөн хүчилтөрөгчийн концентрацтай пропорциональ байна.

C (k) + O 2 (г) = CO 2 (k)

3. Температур.

Температур нэмэгдэхийн хэрээр молекулуудын хөдөлгөөний хурд нэмэгдэж, улмаар тэдгээрийн хоорондох мөргөлдөөний тоо нэмэгдэхэд хүргэдэг. Урвал явагдахын тулд мөргөлдөж буй молекулууд тодорхой илүүдэл энергитэй байх ёстой. Молекулууд мөргөлдөхөөс өмнө байх ёстой илүүдэл энерги нь шинэ бодис үүсэхэд хүргэдэг, дуудсан идэвхжүүлэх энерги. Идэвхжүүлэх энерги ( Э а) кЖ/моль-ээр илэрхийлэгдэнэ. Түүний үнэ цэнэ нь урвалд орж буй бодисын шинж чанараас хамаарна, i.e. Урвал бүр өөрийн идэвхжүүлэх энергитэй байдаг. Идэвхжүүлэх энерги бүхий молекулууд, дуудсан идэвхтэй. Температурыг нэмэгдүүлэх нь идэвхтэй молекулуудын тоог нэмэгдүүлж, улмаар химийн урвалын хурдыг нэмэгдүүлдэг.

Химийн урвалын хурд нь температураас хамаарах хамаарлыг илэрхийлдэг Вант Хоффын дүрэм: Температурын 10 0С тутамд урвалын хурд 2-4 дахин нэмэгддэг.

Энд υ 2 ба υ 1 нь t 2 ба t 1 температур дахь урвалын хурд,

γ нь урвалын хурдны температурын коэффициент бөгөөд температур 10 0 С-ээр нэмэгдэхэд урвалын хурд хэд дахин нэмэгдэхийг харуулдаг.

4. Урвалж буй бодисын контактын гадаргуу.

Гетероген системүүдийн хувьд контактын гадаргуу том байх тусам урвал хурдан явагдана. Хатуу бодисын гадаргуугийн талбайг нунтаглах замаар, уусдаг бодисыг уусгах замаар нэмэгдүүлэх боломжтой.

5. Катализатор.

Урвалын төгсгөлд өөрчлөгдөөгүй, урвалд оролцож, хурдыг нэмэгдүүлдэг бодисууд, гэж нэрлэдэг катализаторууд. Катализаторын нөлөөн дор урвалын хурд өөрчлөгдөхийг нэрлэдэг катализ. Катализ байдаг нэгэн төрлийнТэгээд нэг төрлийн бус.

TO нэгэн төрлийнЭдгээрт катализатор нь урвалд орох бодистой ижил агрегаттай байх процессууд орно.

2SO 2 (г) + O 2 (г) 2SO 3 (г)

Нэг төрлийн катализаторын үйл ажиллагаа нь их бага хүчтэй завсрын идэвхтэй нэгдлүүдийг бий болгож, улмаар бүрэн сэргээгддэг.

TO нэг төрлийн бусКатализатор гэдэг нь катализатор ба урвалд орох бодисууд нэгтгэх янз бүрийн төлөвт байгаа процессыг хэлдэг бөгөөд урвал нь катализаторын гадаргуу дээр явагддаг.

N 2(г) + 3Н 2(г) 2NH 3(г)

Гетероген катализаторын үйл ажиллагааны механизм нь нэгэн төрлийнхээс илүү төвөгтэй байдаг. Эдгээр процессуудад хатуу бодисын гадаргуу дээр хийн болон шингэн бодисыг шингээх үзэгдлүүд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг - шингээлтийн үзэгдэл. Шингээлтийн үр дүнд урвалд орох бодисын концентраци нэмэгдэж, тэдгээрийн химийн идэвхжил нэмэгдэж, энэ нь урвалын хурд нэмэгдэхэд хүргэдэг.