415

A    r ). (Uimm 2U&

KW rmhni v>. o ty un rws w:

14 2 PROSTE REAKCJE JEDNO-, DWU-1 TRÓJC2ĄSTECZKOWE W FAZIE GAZOWEJ 4IS

14.2. PROSTE REAKCJE JEDNO-, DWU- I TRÓJCZASTECZKOWE W FAZIE GAZOWEJ

Jaku przykład reakcji prostej może posłużyć reakcja pomiędzy tlenkiem azotu i ozonem zachodząca w iazic gazowej

NO + O-. —► NOj + 0>

Warunkiem koniecznym wejścia cząsteczki NO w reakcję z cząsteczką O , jest oczywiście zderzenie się obu cząsteczek. Liczba zderzeń, jakie w ciągu sekundy dokonują się w gazie nawet w przypadku niezbyt wysokiego ciśnienia, jest olbrzymia Gdyby każde zderzenie prowadziło do utworzenia końcowego produktu, szybkość wszystkich reakcji gazowych musiałaby być wielokrotnie większa od szybkości obserwowanych. Wskazuje to. że nie wszystkie zderzenia prowadzą do reakcji, nie wszystkie są efektywne. Jak się jednak okazuje, ułamek zderzeń, które są efektywne, jest w danej temperaturze stały. W tych warunkach liczba powstających cząsteczek NO; nie jest wprawdzie równa liczbie zderzeń NO i Oj, jest jednak wprost proporcjonalna do liczby zderzeń. 7. kolei, jak wskazuje kinetyczna teoria gazów. Jiczba zderzeń cząsteczek dwóch różnych rodzajów jest wprost proporcjonalna do iloczynu ich stężeń. Wynika stąd w sposób oczywisty, żc szybkość rozpatrywanej przez nas reakcji jest wprost proporcjonalna do iloczynu stężenia tlenku azotu i stężenia ozonu. Wyraża to równanie

r = *[NO][Oj)    (14.15)

zgodnie z wynikami badań doświadczalnych. Reakcja pomiędzy NO i Oi w fazie gazowej jest przeto reakcją drugiego rzędu. Fakt. że jej mechanizm wiąże się ze zderzeniem dwóch cząsteczek, wyrażamy mówiąc, zc jest to reakcja dwucząstcczkowa

Podkreślić należy, że samo stwierdzenie, że dana reakcja jest reakcją diugiego rzędu, nic stanowi dowodu, żc mamy do czynienia z prostą reakcją dwucząstcczkową. Reakcja złożona może także przebiegać jako reakcja rzędu drugiego Określenie cząsteczkowo ści reakcji wymaga jeszcze szeregu dodatkowych badań, których opis podawany jest w bardziej szczegółowych podręcznikach kinetyki chemicznej

Jako dalsze przykłady prostych reakcji dwucząsteczkowych w fazie gazowej można podać rozkład ditlcnku azotu. NO>. na NO i O;, i reakcję pomiędzy NOj i CO prowadzącą do utworzenia NO i CO;.

Reakcje trójeząstcczkowc. wymagające zderzenia potrójnego, spotyka się rzadko. Wynika to stąd. ze zgodnie z kinetyczną teorią gazów liczba zderzeń potrójnych w gazie jest wielokrotnie mniejsza od liczby zderzeń podwójnych. W rezultacie z dostrzegalną szybkością mogą zachodzić tylko te reakcje trójeząstcczkowc. w przypadku których ułamek zdcizcń efektywnych jest duży.

Jako przykład reakcji trójcząslcczkowcj podąic się często reakcję tlenku azotu z tlenem

2 NO + O.- — 2NO.

Jej równanie kinetyczne

r - ft[NO|^ł[Ołl

(14 16)