Скорость химических реакций

Скорость химической реакции определяется как скорость изменения молярной концентрации одного из реагирующих веществ.
Если при неизменных объеме и температуре концентрация одного из реагирующих веществ уменьшилась от C₁ до с₂ за промежуток времени от t₁до t₂, то скорость реакции за данный промежуток времени равна:
v = -(с₂ - c₁)/(t₂ - t₁) = -?с / ?t.
Химические реакции происходят при столкновении молекул, поэтому скорость реакции зависит от:
а)числа эффективных столкновений;
б)вероятности того, что столкновение приведет к превращению.
Число столкновений определяется концентрациями реагирующих веществ, а вероятность реакции — энергией сталкивающихся молекул (температурой).
Влияние концентрации. Зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ описывается основным законом химической кинетики — законом действующих масс:
Скорость химической реакции при постоянной температуре прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
Для реакции
аА+ЬВ » сС + ...
скорость реакции в любой момент времени равна:
v = k(T)*  [А]^а * [В]^ь,
где k(T) — константа скорости данной реакции, зависящая только от температуры. Физический смысл константы скорости заключается в том, что она равна скорости реакции при единичных концентрациях реагирующих веществ.
В зависимости от числа молекул, участвующих в столкновении, различают моно-, би- и тримолекулярные реакции:
1) Мономолекулярными называются реакции распада (или изомеризации):
А = С+ ...
Для мономолекулярных реакций закон действующих масс записывается в виде:
v = k(T) / [A]

2)Бимолекулярные — это реакции, которые происходят при столкновении двух молекул:
А+В=С+
V = k(T) • [А] • [В].
Пример. Н + Сl₂ = НСl + Сl.
3)В тримолекулярных реакциях происходит одновременное столкновение трех молекул:
2А + В = С,
v — k * [А]² • [В].
Пример: 2NO + 0₂ = 2N0₂.
Влияние температуры. Зависимость скорости реакции от температуры определяется константой скорости.
Правило Вант-Гоффа: при повышении температуры скорость большинства химических реакций возрастает в 2—4 раза при нагревании на каждые десять градусов.
Это правило связано с понятием температурного коэффициента скорости реакции ?:
? =v(T+ 10)/v(T) = 2 / 4. При увеличении температуры от T₁ до Т₂ изменение скорости можно рассчитать по формуле:

Правило Вант-Гоффа применимо только в узком интервале температур.
Более точным является уравнение Аррениуса, описывающее зависимость константы скорости от температуры:
k(T) = A * e^-E_A/(RT)
где А — постоянная, зависящая только от природы реагирующих веществ, R — универсальная газовая постоянная, Е_A— энергия активации, т. е. энергия, которой должны обладать сталкивающиеся молекулы, чтобы столкновение привело к химическому превращению. Для большинства реакций энергия активации составляет несколько десятков кДж/ моль.
Физический смысл энергии активации демонстрирует энергетическая диаграмма химической реакции
Чем больше энергия активации, тем сильнее возрастает скорость реакции при увеличении температуры.
Понятие о катализе. Катализатором называется вещество, увеличивающее скорость химической реакции, но остающееся неизменным после того, как химическая реакция заканчивается.
Механизм действия катализаторов связан с тем, что они уменьшают энергию активации за счет образования промежуточных соединений.