ความเร็วของสารเคมีเป็นเท่าใด อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีและปัจจัยที่มีผลกระทบ

หัวข้อของตัวประมวลผลการตรวจสอบ Unified State:ปฏิกิริยาความเร็ว มันขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ

ความเร็ว ปฏิกิริยาเคมีแสดงให้เห็นว่าปฏิกิริยาหนึ่งๆ เกิดขึ้นได้เร็วแค่ไหน ปฏิสัมพันธ์เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคชนกันในอวกาศ ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นทุกครั้งที่ชนกัน แต่จะเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคมีพลังงานที่เหมาะสมเท่านั้น

ปฏิกิริยาความเร็ว – จำนวนการชนกันเบื้องต้นของอนุภาคที่มีปฏิกิริยาโต้ตอบซึ่งสิ้นสุดด้วยการเปลี่ยนแปลงทางเคมีต่อหน่วยเวลา

การกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีสัมพันธ์กับสภาวะที่เกิดขึ้น หากเกิดปฏิกิริยา เป็นเนื้อเดียวกัน- เช่น. ผลิตภัณฑ์และรีเอเจนต์อยู่ในเฟสเดียวกัน - ดังนั้นอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจึงถูกกำหนดเป็นการเปลี่ยนแปลงของสารต่อหน่วยเวลา:

υ = ΔC / Δt

ถ้าสารตั้งต้นหรือผลิตภัณฑ์อยู่ในเฟสที่แตกต่างกัน และการชนกันของอนุภาคเกิดขึ้นเฉพาะที่ขอบเขตเฟสเท่านั้น ปฏิกิริยานั้นจะถูกเรียกว่า ต่างกันและความเร็วถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยของพื้นผิวปฏิกิริยา:

υ = Δν / (S·Δt)

จะทำให้อนุภาคชนกันบ่อยขึ้นได้อย่างไร เช่น ยังไง เพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี?

1. วิธีที่ง่ายที่สุดคือการเพิ่มขึ้น อุณหภูมิ . ดังที่คุณคงทราบจากหลักสูตรฟิสิกส์ อุณหภูมิเป็นตัววัดพลังงานจลน์เฉลี่ยในการเคลื่อนที่ของอนุภาคของสาร ถ้าเราเพิ่มอุณหภูมิ อนุภาคของสสารใด ๆ ก็เริ่มเคลื่อนที่เร็วขึ้นและชนกันบ่อยขึ้น

อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้น สาเหตุหลักมาจากจำนวนการชนที่มีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น จำนวนอนุภาคออกฤทธิ์ที่สามารถเอาชนะกำแพงพลังงานของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ถ้าเราลดอุณหภูมิลง อนุภาคจะเริ่มเคลื่อนที่ช้าลง จำนวนอนุภาคที่ทำงานอยู่จะลดลง และจำนวนการชนที่มีประสิทธิผลต่อวินาทีจะลดลง ดังนั้น, เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้น และเมื่ออุณหภูมิลดลงก็จะลดลง.

บันทึก! กฎนี้ใช้ได้ผลเหมือนกันกับปฏิกิริยาเคมีทั้งหมด (รวมถึงปฏิกิริยาคายความร้อนและปฏิกิริยาดูดความร้อน) อัตราการเกิดปฏิกิริยาไม่ขึ้นกับผลกระทบจากความร้อน อัตราการเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง อัตราของปฏิกิริยาดูดความร้อนยังเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง

ยิ่งไปกว่านั้น ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 19 นักฟิสิกส์ชาวดัตช์ Van't Hoff ได้ทำการทดลองว่าปฏิกิริยาส่วนใหญ่จะเพิ่มความเร็วของพวกมันประมาณเท่าๆ กัน (ประมาณ 2-4 เท่า) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น 10 o C กฎของ Van't Hoff มีเสียงดังนี้: อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10 o C ทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเพิ่มขึ้น 2-4 เท่า (ค่านี้เรียกว่า ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี γ) ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิที่แน่นอนถูกกำหนดไว้สำหรับแต่ละปฏิกิริยา

ที่นี่ โวลต์ 2 - อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ T 2, v 1 - อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ T 1, γ — ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของอัตราการเกิดปฏิกิริยา, ค่าสัมประสิทธิ์แวนต์ฮอฟฟ์

ในบางสถานการณ์ ไม่สามารถเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยใช้อุณหภูมิได้เสมอไป เนื่องจาก สารบางชนิดสลายตัวเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น สารหรือตัวทำละลายบางชนิดระเหยเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เป็นต้น กล่าวคือ เงื่อนไขของกระบวนการถูกละเมิด

2. ความเข้มข้น คุณยังสามารถเพิ่มจำนวนการชนกันที่มีผลได้โดยการเปลี่ยนแปลง ความเข้มข้น สารตั้งต้น . มักใช้กับก๊าซและของเหลวเพราะว่า ในก๊าซและของเหลว อนุภาคจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วและผสมกันอย่างแข็งขัน ยิ่งความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยา (ของเหลว ก๊าซ) มากเท่าไร จำนวนที่มากขึ้นการชนที่มีประสิทธิภาพและอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีก็จะสูงขึ้น

ซึ่งเป็นรากฐาน จำนวนมากการทดลองในปี พ.ศ. 2410 ในงานของนักวิทยาศาสตร์ชาวนอร์เวย์ P. Guldenberg และ P. Waage และในปี พ.ศ. 2408 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย N.I. Beketov ได้รับกฎพื้นฐานของจลนพลศาสตร์เคมี โดยกำหนดอัตราการขึ้นต่อปฏิกิริยาเคมีกับความเข้มข้นของสารตั้งต้น:

อัตราของปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยาซึ่งมีกำลังเท่ากับค่าสัมประสิทธิ์ของสารในสมการของปฏิกิริยาเคมี

สำหรับปฏิกิริยาเคมีในรูปแบบ: aA + bB = cC + dD กฎแห่งการกระทำของมวลเขียนได้ดังนี้:

โดยที่ v คืออัตราของปฏิกิริยาเคมี

ซี เอ และ ซีบี — ความเข้มข้นของสาร A และ B ตามลำดับ โมล/ลิตร

เค – ค่าสัมประสิทธิ์สัดส่วน, ค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา

ตัวอย่างเช่นสำหรับปฏิกิริยาการเกิดแอมโมเนีย:

ยังไม่มีข้อความ 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

กฎแห่งการกระทำมวลชนมีลักษณะดังนี้:

ค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะแสดงความเร็วที่สารจะทำปฏิกิริยาหากความเข้มข้นของสารเป็น 1 โมล/ลิตร หรือผลคูณของสารนั้นเท่ากับ 1 อัตราคงที่ของปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยา

กฎแห่งการกระทำของมวลไม่ได้คำนึงถึงความเข้มข้นของของแข็งเพราะว่า ตามกฎแล้วพวกมันจะทำปฏิกิริยาบนพื้นผิว และจำนวนอนุภาคที่ทำปฏิกิริยาต่อหน่วยพื้นผิวจะไม่เปลี่ยนแปลง

ในกรณีส่วนใหญ่ ปฏิกิริยาเคมีประกอบด้วยขั้นตอนง่ายๆ หลายขั้นตอน ซึ่งในกรณีนี้สมการของปฏิกิริยาเคมีจะแสดงเฉพาะสมการสรุปหรือสมการสุดท้ายของกระบวนการที่เกิดขึ้นเท่านั้น ในกรณีนี้คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ในลักษณะที่ซับซ้อนขึ้นอยู่กับ (หรือไม่ขึ้นอยู่กับ) ความเข้มข้นของสารตั้งต้น ตัวกลาง หรือตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นรูปแบบที่แน่นอน สมการจลนศาสตร์กำหนดโดยการทดลองหรือขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์กลไกการเกิดปฏิกิริยาที่นำเสนอ โดยทั่วไป อัตราของปฏิกิริยาเคมีที่ซับซ้อนจะถูกกำหนดโดยอัตราของขั้นตอนที่ช้าที่สุด ( ขั้นตอนการจำกัด).

3. ความกดดันสำหรับก๊าซความเข้มข้นจะขึ้นอยู่กับโดยตรง ความดัน. เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ความเข้มข้นของก๊าซจะเพิ่มขึ้น นิพจน์ทางคณิตศาสตร์การพึ่งพาอาศัยกันนี้ (สำหรับ ก๊าซในอุดมคติ) - สมการ Mendeleev-Clapeyron:

พีวี = νRT

ดังนั้นหากในบรรดาสารตั้งต้นมีสารที่เป็นก๊าซอยู่ด้วยแล้วเมื่อใด เมื่อความดันเพิ่มขึ้น อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะเพิ่มขึ้น เมื่อความดันลดลง อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีจะลดลง .

ตัวอย่างเช่น.อัตราการเกิดปฏิกิริยาของการหลอมรวมของมะนาวกับซิลิคอนออกไซด์จะเปลี่ยนไปอย่างไร:

CaCO 3 + SiO 2 ↔ CaSiO 3 + CO 2

เมื่อความดันเพิ่มขึ้น?

คำตอบที่ถูกต้องคือ - ไม่ใช่เลย เพราะ... ไม่มีก๊าซในหมู่รีเอเจนต์ และแคลเซียมคาร์บอเนตเป็นเกลือแข็ง ไม่ละลายในน้ำ ซิลิคอนออกไซด์เป็นของแข็ง ก๊าซจะเป็นผลิตภัณฑ์ - คาร์บอนไดออกไซด์. แต่ ผลิตภัณฑ์ไม่ส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยตรง

อีกวิธีหนึ่งในการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีคือการกำหนดให้มันไปตามเส้นทางอื่น โดยแทนที่อันตรกิริยาโดยตรง เช่น ของสาร A และ B ด้วยชุดของปฏิกิริยาตามลำดับด้วยสารตัวที่สาม K ซึ่งต้องการพลังงานน้อยกว่ามาก ( มีอุปสรรคพลังงานกระตุ้นต่ำกว่า) และเกิดขึ้นในสภาวะที่กำหนดเร็วกว่าปฏิกิริยาโดยตรง สารที่ ๓ นี้เรียกว่า ตัวเร่ง .

- สิ่งเหล่านี้เป็นสารเคมีที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีที่เปลี่ยนความเร็วและทิศทาง แต่ ไม่สิ้นเปลืองระหว่างการทำปฏิกิริยา (เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยา จะไม่เปลี่ยนแปลงทั้งปริมาณหรือองค์ประกอบ) กลไกโดยประมาณสำหรับการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาประเภท A + B สามารถเลือกได้ดังนี้:

เอ+เค=เอเค

AK + B = AB + เค

กระบวนการเปลี่ยนอัตราการเกิดปฏิกิริยาเมื่อทำปฏิกิริยากับตัวเร่งปฏิกิริยาเรียกว่า การเร่งปฏิกิริยา. ตัวเร่งปฏิกิริยามีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมเมื่อจำเป็นต้องเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาหรือกำหนดทิศทางไปตามเส้นทางเฉพาะ

ขึ้นอยู่กับสถานะเฟสของตัวเร่งปฏิกิริยา การเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันและต่างกันจะแตกต่างกัน

การเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน – นี่คือเมื่อสารตั้งต้นและตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ในเฟสเดียวกัน (แก๊ส สารละลาย) ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยทั่วไปคือกรดและเบส เอมีนอินทรีย์ ฯลฯ

การเร่งปฏิกิริยาแบบต่างกัน - นี่คือช่วงที่สารตั้งต้นและตัวเร่งปฏิกิริยาอยู่ในเฟสที่ต่างกัน ตามกฎแล้วตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกันคือสารที่เป็นของแข็ง เพราะ ปฏิกิริยาระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าวเกิดขึ้นบนพื้นผิวของสารเท่านั้น ข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับตัวเร่งปฏิกิริยาคือพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่แตกต่างกันนั้นมีลักษณะที่มีความพรุนสูงซึ่งจะเพิ่มพื้นที่ผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นพื้นที่ผิวรวมของตัวเร่งปฏิกิริยาบางตัวบางครั้งถึง 500 ตารางเมตรต่อตัวเร่งปฏิกิริยา 1 กรัม ให้พื้นที่ขนาดใหญ่และความพรุน ปฏิสัมพันธ์ที่มีประสิทธิภาพด้วยรีเอเจนต์ ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ต่างกัน ได้แก่ โลหะ ซีโอไลต์ - แร่ธาตุที่เป็นผลึกของกลุ่มอะลูมิโนซิลิเกต (สารประกอบของซิลิคอนและอะลูมิเนียม) และอื่นๆ

ตัวอย่างการเร่งปฏิกิริยาต่างกัน – การสังเคราะห์แอมโมเนีย:

ยังไม่มีข้อความ 2 + 3H 2 ↔ 2NH 3

เหล็กที่มีรูพรุนซึ่งมีสารเจือปน Al 2 O 3 และ K 2 O ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ตัวเร่งปฏิกิริยาจะไม่ถูกใช้ในระหว่างปฏิกิริยาเคมี แต่สารอื่น ๆ สะสมบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา ผูกมัดศูนย์กลางที่ใช้งานอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยาและปิดกั้นการทำงานของมัน ( สารพิษเร่งปฏิกิริยา). ต้องกำจัดพวกมันออกเป็นประจำโดยสร้างตัวเร่งปฏิกิริยาขึ้นมาใหม่

ในปฏิกิริยาทางชีวเคมี ตัวเร่งปฏิกิริยามีประสิทธิภาพมาก - เอนไซม์. ตัวเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ออกฤทธิ์อย่างมีประสิทธิภาพและเลือกสรรได้สูง โดยสามารถเลือกได้ 100% น่าเสียดายที่เอนไซม์ไวต่ออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ความเป็นกรดของสิ่งแวดล้อม และปัจจัยอื่นๆ มาก ดังนั้นจึงมีข้อจำกัดหลายประการสำหรับการนำไปใช้ใน ระดับอุตสาหกรรมกระบวนการเร่งปฏิกิริยาด้วยเอนไซม์

ไม่ควรสับสนกับตัวเร่งปฏิกิริยา ผู้ริเริ่มกระบวนการและ สารยับยั้ง. ตัวอย่างเช่นการฉายรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นสิ่งจำเป็นในการเริ่มต้นปฏิกิริยารุนแรงของมีเทนคลอรีน นี่ไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยา ปฏิกิริยารุนแรงบางอย่างเกิดขึ้นจากอนุมูลเปอร์ออกไซด์ สิ่งเหล่านี้ไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วย

สารยับยั้ง- สารเหล่านี้เป็นสารที่ทำให้ปฏิกิริยาเคมีช้าลง สารยับยั้งสามารถบริโภคและมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีได้ ในกรณีนี้ สารยับยั้งไม่ใช่ตัวเร่งปฏิกิริยา ในทางกลับกัน โดยหลักการแล้วการเร่งปฏิกิริยาแบบย้อนกลับนั้นเป็นไปไม่ได้ - ไม่ว่าในกรณีใดปฏิกิริยาจะพยายามไปตามเส้นทางที่เร็วที่สุด

5. พื้นที่สัมผัสของสารที่ทำปฏิกิริยา สำหรับ ปฏิกิริยาที่ต่างกันวิธีหนึ่งในการเพิ่มจำนวนการชนที่มีประสิทธิภาพคือการเพิ่ม พื้นที่ผิวของปฏิกิริยา . ยังไง พื้นที่ขนาดใหญ่พื้นผิวสัมผัสของเฟสการทำปฏิกิริยา ยิ่งอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีต่างกันมากขึ้นเท่านั้น ผงสังกะสีจะละลายในกรดได้เร็วกว่าสังกะสีแบบเม็ดที่มีมวลเท่ากัน

ในอุตสาหกรรมเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสของสารที่ทำปฏิกิริยาพวกเขาใช้ วิธีฟลูอิไดซ์เบด. ตัวอย่างเช่นในการผลิตกรดซัลฟิวริกโดยวิธีลาเดือด จะมีการเผาไพไรต์

6. ลักษณะของสารตั้งต้น . อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีหรือสิ่งอื่นๆ ที่เท่ากันก็ได้รับอิทธิพลจากเช่นกัน คุณสมบัติทางเคมี, เช่น. ลักษณะของสารที่ทำปฏิกิริยา สารออกฤทธิ์น้อยจะมีอุปสรรคในการกระตุ้นสูงกว่า และทำปฏิกิริยาช้ากว่าสารออกฤทธิ์มากกว่า สารออกฤทธิ์จะมีพลังงานกระตุ้นต่ำกว่า และเข้าสู่ปฏิกิริยาเคมีได้ง่ายกว่าและบ่อยกว่ามาก

ที่พลังงานกระตุ้นต่ำ (น้อยกว่า 40 กิโลจูล/โมล) ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและง่ายดาย ส่วนสำคัญของการชนกันระหว่างอนุภาคจะสิ้นสุดลงด้วยการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ตัวอย่างเช่น ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนไอออนเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะปกติ

ที่พลังงานกระตุ้นการทำงานสูง (มากกว่า 120 กิโลจูล/โมล) การชนเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี อัตราของปฏิกิริยาดังกล่าวมีน้อยมาก ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนในทางปฏิบัติแล้วไม่มีปฏิกิริยากับออกซิเจนที่ สภาวะปกติ.

ที่พลังงานกระตุ้นโดยเฉลี่ย (จาก 40 ถึง 120 กิโลจูล/โมล) อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเป็นค่าเฉลี่ย ปฏิกิริยาดังกล่าวยังเกิดขึ้นภายใต้สภาวะปกติแต่ไม่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วจนสามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่า ปฏิกิริยาดังกล่าวรวมถึงปฏิกิริยาระหว่างโซเดียมกับน้ำ ปฏิกิริยาของเหล็กด้วย กรดไฮโดรคลอริกและอื่น ๆ.

สารที่มีความคงตัวภายใต้สภาวะปกติมักจะมี ค่าสูงพลังงานกระตุ้น

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีคือการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่อหน่วยเวลา

ในปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน พื้นที่ปฏิกิริยาหมายถึงปริมาตรของถังปฏิกิริยา และในปฏิกิริยาต่างกัน หมายถึงพื้นผิวที่เกิดปฏิกิริยา ความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยามักจะแสดงเป็น โมล/ลิตร - จำนวนโมลของสารในสารละลาย 1 ลิตร

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีขึ้นอยู่กับลักษณะของสารตั้งต้น ความเข้มข้น อุณหภูมิ ความดัน พื้นผิวสัมผัสของสารและธรรมชาติของสาร และการมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยา

ความเข้มข้นของสารที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดปฏิกิริยาทางเคมีทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีเพิ่มขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดเกิดขึ้นระหว่างอนุภาคที่ทำปฏิกิริยาจำนวนหนึ่ง (อะตอม โมเลกุล ไอออน) ยิ่งอนุภาคเหล่านี้มีปริมาตรของพื้นที่ปฏิกิริยามากเท่าใด การชนกันและปฏิกิริยาทางเคมีก็จะเกิดขึ้นบ่อยขึ้นเท่านั้น ปฏิกิริยาเคมีสามารถเกิดขึ้นได้จากการกระทำเบื้องต้นอย่างน้อยหนึ่งครั้ง (การชน) จากสมการปฏิกิริยา เราสามารถเขียนนิพจน์ของการขึ้นต่อกันของอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของสารตั้งต้นได้ หากมีเพียงโมเลกุลเดียวเท่านั้นที่มีส่วนร่วมในการกระทำเบื้องต้น (ระหว่างปฏิกิริยาการสลายตัว) การพึ่งพาอาศัยกันจะมีรูปแบบดังต่อไปนี้:

โวลต์= k*[ก]

นี่คือสมการของปฏิกิริยาโมเลกุลเดี่ยว เมื่อโมเลกุลที่แตกต่างกันสองตัวมีปฏิสัมพันธ์กันในการกระทำเบื้องต้น การพึ่งพาอาศัยกันจะมีรูปแบบ:

โวลต์= k*[ก]*[ข]

ปฏิกิริยานี้เรียกว่าชีวโมเลกุล ในกรณีที่โมเลกุลทั้งสามชนกัน นิพจน์นี้ใช้ได้:

โวลต์= k*[ก]*[ข]*[ค]

ปฏิกิริยานี้เรียกว่าไตรโมเลกุล การกำหนดสัมประสิทธิ์:

โวลต์ — ปฏิกิริยาความเร็ว

[A], [B], [C] คือความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยา

k—สัมประสิทธิ์สัดส่วน; เรียกว่าค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา

ถ้าความเข้มข้นของสารตั้งต้นเท่ากับ 1 (1 โมล/ลิตร) หรือผลคูณของสารตั้งต้นเท่ากับ 1 แล้ว วี = k.. อัตราคงที่ขึ้นอยู่กับลักษณะของสารตั้งต้นและอุณหภูมิ การขึ้นต่อกันของอัตราของปฏิกิริยาอย่างง่าย (เช่น ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากการกระทำเบื้องต้นครั้งหนึ่ง) กับความเข้มข้น อธิบายโดยกฎแห่งการกระทำของมวล: อัตราของปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่เพิ่มขึ้นด้วยกำลังของสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์

ตัวอย่างเช่น ลองดูปฏิกิริยา 2NO + O 2 = 2NO 2

ในนั้น โวลต์= k* 2 *

ในกรณีที่สมการของปฏิกิริยาเคมีไม่สอดคล้องกับการกระทำเบื้องต้น แต่สะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างมวลของสารที่ทำปฏิกิริยากับสารที่เกิดขึ้นเท่านั้น พลังของความเข้มข้นจะไม่เท่ากับ ค่าสัมประสิทธิ์ที่ปรากฏหน้าสูตรของสารที่เกี่ยวข้องในสมการปฏิกิริยา สำหรับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในหลายระยะ อัตราของปฏิกิริยาจะถูกกำหนดโดยอัตราของระยะที่ช้าที่สุด (จำกัด)

การขึ้นอยู่กับอัตราการเกิดปฏิกิริยากับความเข้มข้นของสารตั้งต้นนี้ใช้ได้กับก๊าซและปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในสารละลาย ปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับของแข็งไม่เป็นไปตามกฎการออกฤทธิ์ของมวล เนื่องจากอันตรกิริยาของโมเลกุลเกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานเท่านั้น ดังนั้น อัตราของปฏิกิริยาต่างกันยังขึ้นอยู่กับขนาดและลักษณะของพื้นผิวสัมผัสของเฟสของปฏิกิริยาด้วย ยังไง พื้นผิวมากขึ้น– ปฏิกิริยาก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น

ผลของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

ผลกระทบของอุณหภูมิต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีถูกกำหนดโดยกฎ Van't Hoff: โดยมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุกๆ 10 ° C อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น 2-4 เท่าในทางคณิตศาสตร์ กฎนี้แสดงโดยสมการต่อไปนี้:

วี t2= วี t1*ก(t2-t1)/10

ที่ไหน วี t1และ วี t2 —อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ t2 และ t1; g - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของปฏิกิริยา - ตัวเลขแสดงจำนวนครั้งที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุกๆ 10 ° C. การพึ่งพาอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีกับอุณหภูมิอย่างมีนัยสำคัญดังกล่าวอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าการก่อตัวของสารใหม่ไม่ได้เกิดขึ้นทุกครั้งที่มีการชนกันของโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยา เฉพาะโมเลกุลเหล่านั้น (โมเลกุลที่ทำงานอยู่) เท่านั้นที่ทำปฏิกิริยาโต้ตอบซึ่งมีพลังงานเพียงพอที่จะทำลายพันธะในอนุภาคดั้งเดิม ดังนั้นแต่ละปฏิกิริยาจึงมีลักษณะเป็นอุปสรรคด้านพลังงาน โมเลกุลต้องการเพื่อเอาชนะมัน พลังงานกระตุ้น -พลังงานส่วนเกินบางส่วนที่โมเลกุลต้องมีเพื่อที่จะชนกับโมเลกุลอื่นทำให้เกิดการก่อตัวของสารใหม่ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น จำนวนโมเลกุลที่ทำงานอยู่จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามกฎของแวนท์ ฮอฟฟ์ พลังงานกระตุ้นสำหรับปฏิกิริยาแต่ละอย่างขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวทำปฏิกิริยา

ทฤษฎีการชนแบบแอคทีฟช่วยให้เราสามารถอธิบายอิทธิพลของปัจจัยบางประการต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ บทบัญญัติหลักของทฤษฎีนี้:

• ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคของสารตั้งต้นที่มีพลังงานจำนวนหนึ่งชนกัน
• ยิ่งมีอนุภาคของสารตั้งต้นมากเท่าไร ยิ่งอยู่ใกล้กันมากเท่าไร ก็ยิ่งมีแนวโน้มที่จะชนกันและทำปฏิกิริยามากขึ้นเท่านั้น
• การชนที่มีประสิทธิภาพเท่านั้นที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยา เช่น ส่วนที่ "ความสัมพันธ์เก่า" ถูกทำลายหรืออ่อนแอลง ดังนั้น "ความสัมพันธ์ใหม่" จึงเกิดขึ้นได้ อนุภาคจะต้องมีพลังงานเพียงพอ
• เรียกว่าพลังงานส่วนเกินขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับการชนกันของอนุภาคของสารตั้งต้นอย่างมีประสิทธิภาพ พลังงานกระตุ้น Ea
• กิจกรรม สารเคมีแสดงออกด้วยพลังงานกระตุ้นต่ำของปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับพวกมัน ยิ่งพลังงานกระตุ้นต่ำ อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะยิ่งสูงขึ้นตัวอย่างเช่น ในปฏิกิริยาระหว่างแคตไอออนและแอนไอออน พลังงานกระตุ้นต่ำมาก ดังนั้นปฏิกิริยาดังกล่าวจึงเกิดขึ้นเกือบจะในทันที

อิทธิพลของตัวเร่งปฏิกิริยา

หนึ่งในที่สุด วิธีที่มีประสิทธิภาพอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี-การใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา ถึง ตัวช่วยแก้ไข -เหล่านี้เป็นสารที่เปลี่ยนอัตราการเกิดปฏิกิริยา แต่ในตอนท้ายของกระบวนการพวกมันเองยังคงองค์ประกอบและมวลไม่เปลี่ยนแปลง กล่าวอีกนัยหนึ่ง ในขณะที่เกิดปฏิกิริยา ตัวเร่งปฏิกิริยาจะมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันในกระบวนการทางเคมี แต่เมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยา สารตั้งต้นจะเปลี่ยนองค์ประกอบทางเคมี กลายเป็นผลิตภัณฑ์ และตัวเร่งปฏิกิริยาจะถูกปล่อยออกมาในรูปแบบดั้งเดิม . โดยทั่วไป บทบาทของตัวเร่งปฏิกิริยาคือการเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยา แม้ว่าตัวเร่งปฏิกิริยาบางตัวจะชะลอกระบวนการมากกว่าที่จะเร่งให้เร็วขึ้นก็ตาม ปรากฏการณ์การเร่งปฏิกิริยาเคมีเนื่องจากมีตัวเร่งปฏิกิริยาเรียกว่า การเร่งปฏิกิริยา,และการชะลอตัว - การยับยั้ง

สารบางชนิดไม่มีผลในการเร่งปฏิกิริยา แต่การเติมสารเหล่านี้จะเพิ่มความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาของตัวเร่งปฏิกิริยาได้อย่างมาก สารดังกล่าวมีชื่อเรียกว่า โปรโมเตอร์. สารอื่นๆ (สารพิษจากตัวเร่งปฏิกิริยา) จะไปลดหรือขัดขวางการทำงานของตัวเร่งปฏิกิริยาโดยสิ้นเชิง กระบวนการนี้เรียกว่า พิษของตัวเร่งปฏิกิริยา.

ตัวเร่งปฏิกิริยามีสองประเภท: เป็นเนื้อเดียวกันและ ต่างกัน. ที่ การเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันสารตั้งต้น ผลิตภัณฑ์ และตัวเร่งปฏิกิริยาจะก่อตัวเป็นเฟสเดียว (ก๊าซหรือของเหลว) ในกรณีนี้ไม่มีส่วนต่อประสานระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยากับสารตั้งต้น

ลักษณะเฉพาะ การเร่งปฏิกิริยาต่างกันคือตัวเร่งปฏิกิริยา (โดยปกติจะเป็นของแข็ง) อยู่ในสถานะเฟสที่แตกต่างจากสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา ปฏิกิริยานี้มักจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของของแข็ง

ในการเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกัน ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางจะเกิดขึ้นระหว่างตัวเร่งปฏิกิริยาและตัวทำปฏิกิริยาอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาที่มีพลังงานกระตุ้นต่ำกว่า ในการเร่งปฏิกิริยาแบบเฮเทอโรจีนัส อัตราการเพิ่มขึ้นของอธิบายได้โดยการดูดซับของสารตั้งต้นบนพื้นผิวของตัวเร่งปฏิกิริยา เป็นผลให้ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นและอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น

กรณีพิเศษของการเร่งปฏิกิริยาคือ การเร่งปฏิกิริยาอัตโนมัติความหมายของมันคือกระบวนการทางเคมีถูกเร่งโดยผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาตัวใดตัวหนึ่ง

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี- การเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยาอย่างใดอย่างหนึ่งต่อหน่วยเวลาในหน่วยพื้นที่ปฏิกิริยา เป็นแนวคิดหลักในจลนศาสตร์เคมี อัตราของปฏิกิริยาเคมีจะเป็นค่าบวกเสมอ ดังนั้นหากถูกกำหนดโดยสารตั้งต้น (ความเข้มข้นซึ่งลดลงระหว่างการทำปฏิกิริยา) ค่าผลลัพธ์ที่ได้จะถูกคูณด้วย −1

ตัวอย่างปฏิกิริยา:

การแสดงออกของความเร็วจะมีลักษณะดังนี้:

สำหรับปฏิกิริยาเบื้องต้น เลขชี้กำลังของความเข้มข้นของสารแต่ละชนิดมักจะเท่ากับสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ของมัน สำหรับปฏิกิริยาที่ซับซ้อน กฎนี้จะไม่ถูกปฏิบัติตาม นอกจากความเข้มข้นแล้ว ปัจจัยต่อไปนี้ยังส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีด้วย:

• ลักษณะของสารตั้งต้น
• การปรากฏตัวของตัวเร่งปฏิกิริยา
• อุณหภูมิ (กฎของ van't Hoff)
• ความดัน,
• พื้นที่ผิวของสารที่ทำปฏิกิริยา

หากเราพิจารณาปฏิกิริยาเคมีที่ง่ายที่สุด A + B → C เราจะสังเกตเห็นสิ่งนั้น ทันทีความเร็วของปฏิกิริยาเคมีไม่คงที่

วรรณกรรม

• Kubasov A. A. จลนพลศาสตร์เคมีและการเร่งปฏิกิริยา
• Prigogine I. , Defey R. อุณหพลศาสตร์เคมี. โนโวซีบีสค์: Nauka, 1966. 510 น.
• Yablonsky G.S. , Bykov V.I. , Gorban A.N. , แบบจำลองจลน์ของปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยา, Novosibirsk: Nauka (Sib. Department), 1983. - 255 p.

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2010.

• ภาษาเวลส์ของภาษาอังกฤษ
• เลื่อย (ซีรีส์ภาพยนตร์)

ดูว่า "อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี- แนวคิดพื้นฐานของจลนพลศาสตร์เคมี สำหรับปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างง่าย อัตราของปฏิกิริยาเคมีจะวัดโดยการเปลี่ยนแปลงจำนวนโมลของสารที่เกิดปฏิกิริยา (ที่ปริมาตรคงที่ของระบบ) หรือโดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นใดๆ... ใหญ่ พจนานุกรมสารานุกรม

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี- แนวคิดพื้นฐานของเคมี จลนศาสตร์ ซึ่งแสดงอัตราส่วนของปริมาณของสารที่ทำปฏิกิริยา (เป็นโมล) ต่อระยะเวลาที่เกิดปฏิกิริยาระหว่างกัน เนื่องจากความเข้มข้นของสารตั้งต้นเปลี่ยนแปลงระหว่างปฏิกิริยา อัตราจึงมักจะ ... สารานุกรมโพลีเทคนิคขนาดใหญ่

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี- ปริมาณที่แสดงลักษณะความรุนแรงของปฏิกิริยาเคมี อัตราการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาคือปริมาณของผลิตภัณฑ์นี้ซึ่งเป็นผลมาจากปฏิกิริยาต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยปริมาตร (หากปฏิกิริยาเป็นเนื้อเดียวกัน) หรือต่อ... ...

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี- แนวคิดพื้นฐานของจลนพลศาสตร์เคมี สำหรับปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันอย่างง่าย อัตราของปฏิกิริยาเคมีจะวัดโดยการเปลี่ยนแปลงจำนวนโมลของสารที่เกิดปฏิกิริยา (ที่ปริมาตรคงที่ของระบบ) หรือโดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นใดๆ... พจนานุกรมสารานุกรม

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี- ปริมาณที่แสดงลักษณะความรุนแรงของปฏิกิริยาเคมี (ดูปฏิกิริยาเคมี) อัตราการเกิดผลิตภัณฑ์ที่เกิดปฏิกิริยาคือปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากปฏิกิริยาต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยปริมาตร (ถ้า... ...

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี- ขั้นพื้นฐาน แนวคิดเรื่องเคมี จลนศาสตร์ สำหรับปฏิกิริยาเอกพันธ์อย่างง่ายของ S. x ร. วัดโดยการเปลี่ยนแปลงจำนวนโมลของปฏิกิริยาใน va (ด้วยปริมาตรคงที่ของระบบ) หรือโดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของค่าเริ่มต้นใน va หรือผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยา (หากปริมาตรของระบบ ...

กลไกของปฏิกิริยาเคมี- สำหรับปฏิกิริยาที่ซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยปฏิกิริยาหลายอย่าง ขั้นตอน (ปฏิกิริยาอย่างง่ายหรือเบื้องต้น) กลไกคือชุดของขั้นตอนซึ่งเป็นผลมาจากการที่วัสดุเริ่มต้นถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ โมเลกุลสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกลางในปฏิกิริยาเหล่านี้ได้... ... วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ. พจนานุกรมสารานุกรม

ปฏิกิริยาการแทนที่นิวคลีโอฟิลิก- (อังกฤษ ปฏิกิริยาทดแทนนิวคลีโอฟิลิก) ปฏิกิริยาทดแทนซึ่งการโจมตีดำเนินการโดยรีเอเจนต์นิวคลีโอฟิลิกที่มีคู่อิเล็กตรอนเดี่ยว หมู่ที่ออกจากปฏิกิริยาทดแทนนิวคลีโอฟิลิกเรียกว่านิวคลีโอฟิวจ์ ทุกสิ่งทุกอย่าง... วิกิพีเดีย

ปฏิกริยาเคมี- การแปรสภาพของสารบางชนิดไปเป็นสารอื่นที่แตกต่างไปจากเดิม องค์ประกอบทางเคมีหรืออาคาร จำนวนทั้งหมดอะตอมของธาตุแต่ละธาตุรวมทั้งตัวมันเองด้วย องค์ประกอบทางเคมีสารที่เป็นส่วนประกอบจะคงอยู่ใน R.x ไม่เปลี่ยนแปลง; R.x นี้... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต

ความเร็วในการวาด- ความเร็วเชิงเส้นของการเคลื่อนที่ของโลหะที่ทางออกจากแม่พิมพ์ m/s สำหรับเครื่องวาดรูปสมัยใหม่ ความเร็วในการวาดสูงถึง 50–80 m/s อย่างไรก็ตาม ถึงแม้จะดึงลวดก็ตาม ความเร็วตามกฎจะไม่เกิน 30–40 m/s ที่… … พจนานุกรมสารานุกรมโลหะวิทยา

ปฏิกิริยาความเร็วถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของโมลของสารตั้งต้นตัวใดตัวหนึ่ง:

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

โดยที่ C 1 และ C 2 คือความเข้มข้นของโมลาร์ของสาร ณ เวลา t 1 และ t 2 ตามลำดับ (เครื่องหมาย (+) - หากอัตราถูกกำหนดโดยผลคูณของปฏิกิริยา เครื่องหมาย (-) - โดยสารเริ่มต้น)

ปฏิกิริยาเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลของสารที่ทำปฏิกิริยาชนกัน ความเร็วของมันถูกกำหนดโดยจำนวนการชนและความน่าจะเป็นที่จะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลง จำนวนครั้งที่ชนกันจะพิจารณาจากความเข้มข้นของสารที่ทำปฏิกิริยา และความน่าจะเป็นของการเกิดปฏิกิริยาจะพิจารณาจากพลังงานของโมเลกุลที่ชนกัน
ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี
1. ลักษณะของสารที่ทำปฏิกิริยา ตัวละครมีบทบาทสำคัญ พันธะเคมีและโครงสร้างของโมเลกุลรีเอเจนต์ ปฏิกิริยาดำเนินไปในทิศทางของการทำลายพันธะที่แข็งแกร่งน้อยกว่าและการก่อตัวของสารที่มีพันธะที่แข็งแกร่งกว่า ดังนั้นการทำลายพันธะในโมเลกุล H 2 และ N 2 จึงต้องใช้พลังงานสูง โมเลกุลดังกล่าวมีปฏิกิริยาเล็กน้อย การทำลายพันธะในโมเลกุลที่มีขั้วสูง (HCl, H 2 O) ต้องใช้พลังงานน้อยลง และอัตราการเกิดปฏิกิริยาก็สูงกว่ามาก ปฏิกิริยาระหว่างไอออนในสารละลายอิเล็กโทรไลต์เกิดขึ้นเกือบจะในทันที
ตัวอย่าง
ฟลูออรีนทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนอย่างระเบิดได้ที่ อุณหภูมิห้องโบรมีนจะทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนอย่างช้าๆ และเมื่อถูกความร้อน
แคลเซียมออกไซด์ทำปฏิกิริยากับน้ำอย่างรุนแรงและปล่อยความร้อนออกมา คอปเปอร์ออกไซด์ - ไม่ทำปฏิกิริยา

2. ความเข้มข้น เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น (จำนวนอนุภาคต่อหน่วยปริมาตร) การชนกันของโมเลกุลของสารที่ทำปฏิกิริยาเกิดขึ้นบ่อยขึ้น - อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้น
กฎแห่งการกระทำโดยรวม (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
อัตราของปฏิกิริยาเคมีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับผลคูณของความเข้มข้นของสารตั้งต้น

เอเอ+บีบี+ . . . ® . . .

• [ก] ก [ข] ข . . .

ค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยา k ขึ้นอยู่กับลักษณะของสารตั้งต้น อุณหภูมิ และตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ไม่ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารตั้งต้น
ความหมายทางกายภาพของอัตราคงที่คือ เท่ากับอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่ความเข้มข้นต่อหน่วยของสารตั้งต้น
สำหรับปฏิกิริยาที่ต่างกัน ความเข้มข้นของเฟสของแข็งจะไม่รวมอยู่ในการแสดงออกของอัตราการเกิดปฏิกิริยา

3. อุณหภูมิ สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10°C อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้น 2-4 เท่า (กฎของแวนต์ ฮอฟฟ์) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก t 1 เป็น t 2 การเปลี่ยนแปลงของอัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

(โดยที่ Vt 2 และ Vt 1 คืออัตราการเกิดปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ t 2 และ t 1 ตามลำดับ g คือค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของปฏิกิริยานี้)
กฎของ Van't Hoff ใช้ได้เฉพาะในช่วงอุณหภูมิที่แคบเท่านั้น แม่นยำยิ่งขึ้นคือสมการของ Arrhenius:

• อี -เอ/RT

ที่ไหน
A เป็นค่าคงที่ขึ้นอยู่กับลักษณะของสารตั้งต้น
R คือค่าคงที่ของก๊าซสากล

Ea คือพลังงานกระตุ้นเช่น พลังงานที่โมเลกุลที่ชนกันต้องมีเพื่อให้การชนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี
แผนภาพพลังงานของปฏิกิริยาเคมี

A - รีเอเจนต์, B - คอมเพล็กซ์ที่เปิดใช้งาน (สถานะการเปลี่ยนผ่าน), C - ผลิตภัณฑ์
ยิ่งพลังงานกระตุ้น Ea สูง อัตราการเกิดปฏิกิริยาก็จะยิ่งเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

4. พื้นผิวสัมผัสของสารที่ทำปฏิกิริยา สำหรับระบบที่ต่างกัน (เมื่อสารต่างกัน สถานะของการรวมตัว) ยิ่งพื้นผิวสัมผัสมีขนาดใหญ่เท่าไร ปฏิกิริยาก็จะยิ่งเกิดขึ้นเร็วขึ้นเท่านั้น พื้นที่ผิวของของแข็งสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการบดและสำหรับสารที่ละลายได้โดยการละลาย

5. การเร่งปฏิกิริยา สารที่มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาและเพิ่มความเร็วของสารซึ่งยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อสิ้นสุดปฏิกิริยาเรียกว่าตัวเร่งปฏิกิริยา กลไกการออกฤทธิ์ของตัวเร่งปฏิกิริยาสัมพันธ์กับการลดลงของพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาเนื่องจากการก่อตัวของสารประกอบระดับกลาง ที่ การเร่งปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันรีเอเจนต์และตัวเร่งปฏิกิริยาประกอบด้วยเฟสเดียว (อยู่ในสถานะการรวมตัวเดียวกัน) โดยมี การเร่งปฏิกิริยาต่างกัน - ขั้นตอนที่แตกต่างกัน(อยู่ในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน) ชะลอความก้าวหน้าของสิ่งที่ไม่ต้องการลงอย่างมาก กระบวนการทางเคมีในบางกรณีอาจเติมสารยับยั้งลงในตัวกลางปฏิกิริยาได้ (ปรากฏการณ์ " การเร่งปฏิกิริยาเชิงลบ").

ในชีวิตเราต้องเผชิญกับปฏิกิริยาเคมีที่แตกต่างกัน บางส่วนเช่นเดียวกับการเกิดสนิมของเหล็กสามารถคงอยู่ได้นานหลายปี ส่วนอย่างอื่นเช่นการหมักน้ำตาลให้เป็นแอลกอฮอล์ต้องใช้เวลาหลายสัปดาห์ ฟืนในเตาเผาไหม้ภายในสองสามชั่วโมง และน้ำมันเบนซินในเครื่องยนต์เผาไหม้ในเสี้ยววินาที

เพื่อลดต้นทุนอุปกรณ์ โรงงานเคมีจึงเพิ่มความเร็วของปฏิกิริยา และกระบวนการบางอย่าง เช่น เกิดความเสียหาย ผลิตภัณฑ์อาหาร,การกัดกร่อนของโลหะ-จำเป็นต้องชะลอความเร็วลง

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีสามารถแสดงเป็น การเปลี่ยนแปลงปริมาณของสสาร (n, โมดูโล) ต่อหน่วยเวลา (t) - เปรียบเทียบความเร็วของวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ในวิชาฟิสิกส์กับการเปลี่ยนแปลงพิกัดต่อหน่วยเวลา: υ = Δx/Δt เพื่อให้ความเร็วไม่ขึ้นอยู่กับปริมาตรของภาชนะที่เกิดปฏิกิริยาเราจึงแบ่งการแสดงออกตามปริมาตรของสารที่ทำปฏิกิริยา (v) เช่น เราได้รับการเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารต่อหน่วยเวลาต่อหน่วยปริมาตร หรือ การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารชนิดใดชนิดหนึ่งต่อหน่วยเวลา:

โดยที่ c = n/v - ความเข้มข้นของสาร,

Δ (อ่านว่า “เดลต้า”) เป็นชื่อที่ยอมรับโดยทั่วไปสำหรับการเปลี่ยนแปลงค่า

หากสารมีค่าสัมประสิทธิ์ต่างกันในสมการ อัตราการเกิดปฏิกิริยาของสารแต่ละตัวที่คำนวณโดยใช้สูตรนี้จะแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ 2 โมลทำปฏิกิริยาอย่างสมบูรณ์กับออกซิเจน 1 โมลใน 10 วินาทีใน 1 ลิตร:

2SO2 + O2 = 2SO3

อัตราออกซิเจนจะเป็น: υ = 1: (10 1) = 0.1 โมล/ลิตร วินาที

ความเร็วของซัลเฟอร์ไดออกไซด์: υ = 2: (10 1) = 0.2 โมล/ลิตร วินาที- ไม่จำเป็นต้องท่องจำและพูดในระหว่างการสอบโดยมีตัวอย่างให้เพื่อไม่ให้สับสนหากมีคำถามนี้เกิดขึ้น

อัตราของปฏิกิริยาที่ต่างกัน (รวมถึงของแข็ง) มักแสดงต่อหน่วยพื้นที่ของพื้นผิวสัมผัส:

ปฏิกิริยาจะเรียกว่าต่างกันเมื่อสารตั้งต้นอยู่ในระยะที่ต่างกัน:

• ของแข็งที่มีของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซอีกชนิดหนึ่ง
• ของเหลวที่ละลายไม่ได้สองชนิด
• ของเหลวกับแก๊ส

ปฏิกิริยาที่เป็นเนื้อเดียวกันเกิดขึ้นระหว่างสารต่างๆ ในเฟสเดียว:

• ระหว่างของเหลวที่ผสมกันอย่างดี
• ก๊าซ
• สารในสารละลาย

สภาวะที่ส่งผลต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี

1) ความเร็วของปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับ ลักษณะของสารตั้งต้น. พูดง่ายๆ ก็คือ สารต่างๆ จะทำปฏิกิริยากับ ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน. ตัวอย่างเช่น สังกะสีทำปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับกรดไฮโดรคลอริก ในขณะที่เหล็กทำปฏิกิริยาค่อนข้างช้า

2) ยิ่งความเร็วในการตอบสนองสูงเท่าไรก็ยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น ความเข้มข้นสาร สังกะสีจะทำปฏิกิริยากับกรดเจือจางสูงนานกว่ามาก

3) ความเร็วของปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเพิ่มขึ้น อุณหภูมิ. ตัวอย่างเช่นเพื่อให้เชื้อเพลิงเผาไหม้จำเป็นต้องจุดไฟนั่นคือเพิ่มอุณหภูมิ สำหรับปฏิกิริยาหลายอย่าง อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 10°C มาพร้อมกับอัตราการเพิ่มขึ้น 2–4 เท่า

4) ความเร็ว ต่างกันปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้น พื้นผิวของสารที่ทำปฏิกิริยา. ของแข็งมักถูกบดเพื่อจุดประสงค์นี้ ตัวอย่างเช่น เพื่อให้เหล็กและผงซัลเฟอร์ทำปฏิกิริยาเมื่อถูกความร้อน เหล็กจะต้องอยู่ในรูปของขี้เลื่อยเนื้อละเอียด

โปรดทราบว่าในกรณีนี้คือสูตร (1) โดยนัย! สูตร (2) แสดงความเร็วต่อหน่วยพื้นที่ จึงไม่สามารถขึ้นอยู่กับพื้นที่ได้

5) อัตราการเกิดปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของตัวเร่งปฏิกิริยาหรือสารยับยั้ง

ตัวเร่งปฏิกิริยา- สารที่เร่งปฏิกิริยาเคมีแต่ไม่ถูกบริโภค ตัวอย่างคือการสลายตัวอย่างรวดเร็วของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ด้วยการเติมตัวเร่งปฏิกิริยา - แมงกานีส (IV) ออกไซด์:

2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2

แมงกานีส (IV) ออกไซด์ยังคงอยู่ที่ด้านล่างและสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้

สารยับยั้ง- สารที่ทำให้ปฏิกิริยาช้าลง ตัวอย่างเช่น มีการเติมสารยับยั้งการกัดกร่อนลงในระบบทำน้ำร้อนเพื่อยืดอายุของท่อและแบตเตอรี่ ในรถยนต์ สารยับยั้งการกัดกร่อนจะถูกเติมลงในน้ำมันเบรกและน้ำหล่อเย็น

ตัวอย่างเพิ่มเติมบางส่วน