Зависимость скорости химических реакций от концентрации исходных веществ

Исходные веществаОдним из основных постулатов химической кинетики является представление, согласно которому химическое взаимодействие является результатом столкновения частиц реагирующих веществ. Увеличение числа частиц в данном объеме (концентрации) приводит к более частым их столкновениям, т.е. к увеличению скорости химической реакции. Таким образом, скорость химической реакции пропорциональна концентрации реагирующих веществ. Эту зависимость скорости реакции от концентрации реагирующих веществ выражает закон действующих масс, открытый норвежскими учеными К. Гульдбергом и П. Вааге в 1867 г. Математическое выражение данной зависимости называют кинетическим уравнением реакции. Например, для реакции

2NO + O2 = 2NO2

зависимость скорости от концентрации исходных веществ может быть выражена уравнением:

? = k [NO] [NO] [O2] = k [NO]2 [O2],

где k — коэффициент пропорциональности, называемый константой скорости данной реакции, [NO] и [O2] — концентрации оксида азота (II) и кислорода соответственно. Константа скорости химической реакции зависит от природы реагирующих веществ и от температуры, но не зависит от концентрации.

В случае гетерогенных реакций в кинетическое уравнение входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или в растворе. Например, для реакции горения угля

C(тв.) + O2(газ) = CO2

закон действующих масс будет представлен в следующем виде:

? = k [O2].

Следует отметить, что закон действия масс для газов может быть выражен как зависимость скорости реакции не только от концентрации исходных веществ, но от их парциальных давлений в системе. Например, для скорости реакции горения угля можно записать:

? = k p (O2),

где p(O2) — парциальное давление кислорода. Таким образом, скорость реакции горения угля прямо пропорциональна парциальному давлению кислорода.