Скорость элементарной химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенных в степени, равные стехиометрическим коэффициентам.

Зависимость u = f(С), представленную в аналитическом виде, называют кинетическим уравнением (или основным уравнением химической кинетики).

Для гипотетической элементарной реакции:

nA + mB = rC+vD,

где, n, m, r, v-стехиометрические коэффициенты;

А, В, С, D –участники реакции

кинетическое уравнение имеет вид:

u = k_*[А]ⁿ_* [В]^m,(18)

где, k- константа скорости химической реакции;

[А], [В] -равновесные концентрации реагентов;

n,m -стехиометрические коэффициенты.

Вышеуказанная форма представления кинетического уравнения приемлема лишь для небольшого числа реакций, а именно элементарных, развитие которых осуществляется в одну стадию, согласно записанного уравнения реакции.

Например, для элементарной реакции 2NO + O₂ = 2NO₂ соответствует кинетическое уравнение:

V = k·C²NO·CO₂

В этом уравнении CNO и CO₂ – молярные концентрации веществ, k – константа скорости химической реакции, она численно равна скорости при условии, что концентрации реагирующих веществ постоянны и равны единице.

Однако преобладающая часть химических реакций в реальности все же развивается не так просто, как это кажется, если ориентироваться на представленную запись уравнения реакции (брутто-реакции); последняя - лишь итог множества последовательных и параллельных элементарных стадий, в которых участвуют реагенты; совокупность этих промежуточных элементарных реакций и составляет результат, отражаемый в форме химических уравнений. Так химическая реакция между молекулами хлора и водорода, записываемая в форме уравнения:

H₂ + Cl₂ → 2HCl (1)

на самом деле осуществляется через ряд промежуточных элементарных стадий, а именно:

· предварительное расщепление молекулы хлора на два атома хлора Cl₂ → Cl + Cl;

· последующее взаимодействие атомарного хлора с молекулой водорода Cl + H₂ → HCl + H;

· стадия полной рекомбинации атомов Cl + H → HCl.

Применять кинетическое уравнение (18) к этой сложной реакции представленной в форме (1) некорректно, так как оно не только не учитывает существа внутренних процессов (т.е. элементарных стадий), управляющих скоростью всей реакции.

Для таких сложных реакций, состоящих из множества элементарных стадий, общая скорость реакции определяется скоростью самой медленной (лимитирующей) стадии. Так для реакции (1) самой медленной стадией является расщепление молекулы хлора на два атома, поэтому именно скорость этой реакции и будет определять скорость всего процесса связанного с образованием НСl. Тогда кинетическое уравнение следует записать как V= k·C_Cl.

Взаимодействие между тиосульфатом натрием и серной кислотой характеризуется тремя последовательными элементарными стадиями:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = H₂S₂O₃ + Na₂SO₄ (быстро) (2) H₂S₂O₃ = H₂SO₃ + S ¯ (медленно) (3)

H₂SO₃ = SO₂ + H₂O (быстро) (4)

­-------------------------------------------------------------------------------- Na₂S₂O₃ +H₂SO₄ = Na₂SO₄ + SO₂ + S ¯ + H₂O (5)

Уравнение (5) является суммарным уравнением вышеуказанных стадий (2-4).

Так как наиболее медленной стадией является реакция (3), то именно скорость реакции разложения тиосерной кислоты с образованием свободной серы и будет определять скорость реакции в целом.

Таким образом, брутто-реакции:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + SO₂ + S¯ + H₂O

соответствует кинетическое уравнение V = k·CH₂SO₄.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: