Курсовая «Химическая кинетика» по Химии (Романенков А. А.)

Кирилл Николоев ср, 22.03.2017 22:27

Данная курсовая работа посвящена одному из разделов общей химии, называемому химической кинетикой или кинетикой химических реакций. Изучает данный раздел механизмы протекания химических реакций, порядок химической реакции, а также закономерности протекания химических реакций во времени.

Начнем со скорости протекания химической реакции. Скорость химической реакции определяется как изменение молярной концентрации одного из реагирующих веществ за единицу времени. Скорость химической реакции - величина всегда положительная, поэтому если она определяется по исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то полученное значение домножается на -1.

Например, для реакции скорость можно выразить так: В 1865 году Н.Н. Бекетовым и в 1867 году К.М. Гульдбергом и П. Вааге был сформулирован закон действующих масс, согласно которому скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна концентрациям реагентов, возведенным в некоторые степени. Кроме концентрации на скорость химической реакции оказывают влияние следующие факторы: природа реагирующих веществ, наличие катализатора, температура и площадь поверхности реагирующих веществ.

Скорость протекания химической реакции Химическая термодинамика позволяет предсказать принципиальную возможность или невозможность самопроизвольного течения химических реакций, а также рассчитать равновесные концентрации реагирующих веществ. Однако, знание рассмотренных закономерностей еще не достаточно, чтобы предсказать реальную возможность химической реакции, определить скорость реакции и ее механизм, а также управлять процессом.

Скорость химической реакции равна изменению количества вещества в единицу времени в единице реакционного пространства. В зависимости от типа химической реакции (гомогенной или гетерогенной) меняется характер реакционного пространства.

Гомогенная реакция - реакция в одной фазе состояния вещества. Гетерогенная реакция протекает на границе раздела фаз. Отношение количества вещества к объёму называется концентрацией (С). Скорость гомогенной реакции равна изменению концентрации любого из исходных веществ или продуктов реакции во времени. Различают среднюю и мгновенную скорости реакций. (Скорость реакции всегда положительна).

Средняя скорость реакции: (7.1) Мгновенная скорость реакции: (7.2) В ходе реакции изменяются концентрации всех исходных веществ и продуктов реакции. Если у всех реагентов одинаковые стехиометрические коэффициенты, то изменения их концентраций (по модулю) во времени также одинаковы. Например, для реакции:

Для реакций с различными стехиометрическими коэффициентами скорости изменения концентрации реагентов будут различными. Для реакции: Скорость реакции зависит от природы реагирующих веществ. Некоторые реакции, например взрывы, протекают мгновенно, другие идут годами. На скорость реакции влияют многие факторы: концентрация, температура, катализаторы, внешние воздействия.

Зависимость скорости реакции от концентрации реагентов Чтобы произошла реакция, необходимо столкновение молекул. При одной температуре число столкновений растёт с увеличением числа реагирующих частиц в единице объёма, т.е. с возрастанием концентрации реагентов.

Скорость необратимой реакции: (7.3) k - константа скорости реакции; и - коэффициенты, называемые порядками реакции по веществам B и D. Уравнение (7.3) называется кинетическим уравнением химической реакции.

Константа скорости не зависит от концентрации реагентов, но зависит от их природы и температуры. Из уравнения (7.3) следует, что при = =1 (например, 1моль/л) константа скорости реакции численно скорости реакции. Из этого же уравнения видно, что размерность константы скорости реакции зависит от порядка реакции, поскольку размерность скорости реакции для всех гомогенных реакций одинакова.

Например, для реакции диссоциации молекулы для которой единица измерения константы скорости реакции, исходя из анализа размерностей, будет равна: . Итак, скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов в степенях, называемых порядками реакции по реагентам.

Порядок химической реакции Сумма порядков реакции по реагентам называется порядком реакции n: (7.4) где порядок реакции по i реагенту. Если реакция простая, т.е. протекает в одну стадию, то порядок реакции равен сумме стехиометрических коэффициентов:

где – коэффициент перед формулой i – вещества в уравнении реакции (стехиометрический коэффициент). Если bB+dD=lL+mM протекает в одну стадию, то и и соответственно в этом случае кинетическое уравнение для указанной реакции примет вид:

Скачать файлы

Похожие документы