72973 s che 11

szyb koić reakqi równa jest iloczynowi stakj V i stężeń rodowych substancji reagujących podniesionych do odpowiednich potęg, które stanowią współczynniki stechioroctrycme reakcji. Na przykład dla reakcji:

aA-l bfl■=■ cC

szybkość reakcji od stężenia może być przedstawiona zależnością:

v = k • [A]*- [BJ^fc

W przypadku reakcji zachodzących pomiędzy gazami należy wziąć pod uwagę, że zgodnie 2 równaniem stanu gazu n-krotny wzrost ciśnienia w elftłcj temperaturze powoduje odpowiednie zmniejszenie objętości, a zatem i n -krotny wzrost stężenia reagujących ^gazów.

Podwyższenie temperatury zwiększa szybkość reakcji. Wpływ' temperatury' trn szybkość reakcji jest określony przez tzw. współczynnik temperaturowy szybkości reakcji y. Współczynnik ten określa, ile razy zwiększy się szybkość reakcji w następstwie wzrostu temperatury o 10°C.

Jeżeli stężenia substancji reagujących pozostają stałe, to:

Y =

y(tfUI)

'v^r~^rz~k^r gdzie:

v^<“'⁵⁰⁾ i k^{(t r,0>} - szybkość i stała szybkości reakcji w temperaturze 1+10° C, a

v‘ i k^ł w^r temperaturze ł.

Wartość omawianego współczynnika w niezbyt szerokim zakresie temperatur zmienia się stosunkowo niewiele i można ją uważać za stałą.

Dla większości reakcji chemicznych wartość współczynnika temperaturowego jest zawarta w przedziale od 2 do 4.

Szybkość reakcji można zmiemać przez zastosowanie odpowiednich katalizatorów. Katalizatory są to substancje, których obecność powoduje zmianę szybkości reakcji chemicznej, przy- czym ich skład i ilość pozostają niezmienione Katalizatory zwiększające szybkość reakcji nazywane są katalizatorami dodatnimi, a zmniejszające szybkość reakcji -katalizatorami ujemnymi lub inhibitorami. Samo zjawisko przyspieszania lub hamowania reakcji chemicznej pod wpływem katalizatorów nazywane jest katalizą Jeżeli proces zachodzi w układzie jednofazowym (substancje reagujące wraz z katalizatorem tworzą jedną fazę), wówczas mówimy o katalizie jednofazowej. W katalizie wielofazowej katalizatorem jest substancja stała, a reagenty - cieczami lub gazami, np. żelazo w procesie syntezy amoniaku Katalizator nazywa się wówczas kontaktem, a sam proces - katalizą kontaktową.

W przypadku katalizy wielofazową wpływ katalizatora na szybkość reakcji zależy w znaemym stopniu od wielkości jego powierzchni. Dlatego leż stosuje się często katalizatory sproszkowane umieszczone Tła odpowiednich nośnikach, przy czym nośnikiem jest substancja porowata o silnie rozwiniętą powierzchni.

Przykład 1.

Obliczyć szybkość reakcji A + 2 B = AB₂, jeżeli k = 2 • 10'³ (dm³)² / mol¹ • s, a stężenia substancji A i B wynoszą 0,5 mol / dm\

v = k * [A][B]² = 2 - 1CT* • 0,5 • (0,5)² = 0,25 • 10"³ mol / dm^r$

Przykład 2.

Jak zmieni się szybkość reakcji Nj + 3 Hj = 2 NHs, jeżeli przy zachowaniu stałej temperatury ciśnienie w układzie zwiększy się dwukrotnie?

Przed zmianą ciśnienia

v - k • [Nj] [H,]¹

dwukrotny wzrost ciśnienia spowoduje dwukrotny wzrost stężenia reagujących substancji, a zat em

v^l = k * 2- [Mi] (2[Hd)^s = 16 kfNJ [HJ³ = 16 v

Przykład 3.

Współczynnik temperaturowy szybkości pewnej reakcji wynosi 2. He razy zwiększy się szybkość reakcji przy podwyższeniu temperatury o 30° C.

10 10

7 ⁸⁸

= 2-8

_v(Wm.lO)₌₇fl_łV»_-gv«

8.1.2. STAŁA RÓWNOWAGI CHEMICZNEJ

Większość reakcji chemicznych to reakcje odwracalne, czyli takie, w których powstające produkty reakcji mogą reagować ze sobą odtwarzając substancje wyjściowe. Tylko w niektórych przypadkach reakcje przebiegają w sposób nieodwracalny, np. reakcje mocnych kwasów' z mocnymi zasadami, innym rodzajem reakcji nieodwracalnych są procesy, w których jeden z produktów wydziela się. w postaci gazu lub osadu Jeżeli weźmiemy się pod uwagę reakcję odwracalną:

aA+bB=^ mM+■ nN

a szybkość reakcji prostej *- Vi i reakcji odwrotnej - v₂ przedstawimy zależnościami:

v, = kp [AY -[Bt> v₂-kj- EMT [N]^a

to po upływie pewnego czasu układ osiągnie stan równowagi, w którym szybkości obu reakcji stają się sobie równe:

Vt = V2

67