основы химической кинетики

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ Москва 2007 МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) Кафедра химии ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Утверждено редсоветом МАДИ(ГТУ) Москва 2007 УДК 544.4 ББК 24.1 Болячевская К. И., Литманович А. А., Остаева Г. Ю., Панасенко А.А., Полякова Е.В. Основы химической кинетики: Учебное пособие / Под ред. И. М. Паписова. – М.: МАДИ (ГТУ), 2007. – 80 с. В пособии рассмотрены кинетические закономерности протекания химических реакций. Изложены основные понятия катализа. Пособие содержит теоретический материал, экспериментальную часть, примеры решения типовых задач, предлагаемых студентам МАДИ (ГТУ) на контрольных и экзаменационных работах, вопросы для самоконтроля. Приведены варианты домашних заданий по теме «Химическая кинетика» общего курса химии, изучаемого студентами МАДИ (ГТУ). Пособие предназначено для студентов всех специальностей дневного отделения МАДИ (ГТУ), изучающих тему «Химическая кинетика» в общем курсе химии на кафедре химии МАДИ (ГТУ). © Московский автомобильно-дорожный институт (государственный технический университет), 2007 Введение Любая химическая реакция протекает во времени. Некоторые реакции заканчиваются за малые доли секунды, другие осуществляются за минуты, часы, дни; известны реакции, требующие для своего протекания нескольких лет, десятилетий и большего времени. Кроме того, одна и та же реакция может в одних условиях, например при повышенных температурах, протекать быстро, а в других – например, при охлаждении, - медленно. Интенсивность протекания процесса характеризует скорость химической реакции, которая зависит от многих факторов. На скорость реакции влияют: • природа реагирующих веществ; • реакционная среда; • концентрации реагентов; • давление; • температура; • присутствие в системе катализаторов; • размер поверхности раздела (гетерогенные системы); • внешние воздействия, например, излучения и др. Весьма важно не только знать, с какой скоростью будет протекать реакция в тех или иных условиях, но и как нужно изменить эти условия для того, чтобы реакция протекала с требуемой скоростью. Раздел химии, изучающий скорости и механизмы химических реакций, называется химической кинетикой. 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ Различают гомогенные и гетерогенные химические реакции. Гомогенной называется реакция, протекающая в одной фазе. Гомогенная реакция осуществляется во всем объеме системы (в газовой фазе или жидком растворе), например: H2 (г) + I2 (г) → 2 HI (г) 3 HCl (р-р) + NaOH (р-р) → NaCl (р-р) + H2O (ж). Гетерогенной называется реакция, протекающая на границе раздела фаз (твердой и жидкой, твердой и газообразной), например: Fe (тв) + 2 HCl (р-р) → Fe Cl2 (р-р) + H2 (г) о , С FeO (тв) + H2 (г) ⎯t⎯ ⎯→ Fe (тв) + H2O (г). Все реакции подразделяют на простые и сложные. Простой (элементарной) называется реакция, протекающая в одну стадию (элементарный акт). Количество частиц (молекул, атомов, ионов), принимающих участие в