кинетика химических реакций

Министерство образования и науки Российской федерации Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Л.И. Холохонова Е.В. Короткая КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ Учебное пособие для студентов вузов Кемерово 2004 2 УДК 541.18 (075) ББК 24.5 Х 73 Печатается по решению редакционно-издательского совета Кемеровского технологического института пищевой промышленности в авторской редакции Рецензенты: зав. кафедрой общей и неорганической химии КемГТУ, профессор Т.Г. Черкасова; зав. кафедрой химии Кемеровского государственного сельскохозяйственного института, к.х.н., доцент М.М. Колосова. Холохонова Л.И., Короткая Е.В. Кинетика химических реакций: Учебное пособие. – / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2004. – 80 с. ISBN – 5–89289–225–5 Пособие освещает основные разделы формальной и теоретической кинетики, рассматривает методы решения типичных задач. Учебное пособие составлено в соответствии с программой дисциплины «Физическая химия» и предназначено для студентов технологических специальностей всех форм обучения. ISBN – 5–89289–225–5 © Л.И. Холохонова, Е.В. Короткая © Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2004 3 «Читай внимательно, понимай правильно, запоминай надолго». Старинное заклинание. (Предохраняет от неудач на экзаменах, произносить 3 раза перед каждым прочтением научного текста). Глава 1. ФОРМАЛЬНАЯ КИНЕТИКА 1.1. Термодинамический и кинетический критерии реакционной способности системы Оценивая возможность получения неких веществ (C и D), из заданных исходных продуктов (A и B), исследователь в первую очередь анализирует реакционную систему с точки зрения термодинамики. Отрицательное изменение свободной энергии (∆G < 0)="" –="" есть="" необходимое="" условие="" протекания="" в="" реакционной="" смеси="" при="" постоянных="" p="" и="" t,="" интересующей="" нас="" реакции:="" a="" +="" b="C" +="" d.="" стандартный="" изобарный="" потенциал="" этой="" реакции="" (∆g0)="" позволит="" оценить="" насколько="" глубоко="" пройдет="" процесс,="" как="" много="" исходных="" веществ="" превратится="" в="" продукты,="" прежде="" чем="" наступит="" равновесие.="" однако,="" даже,="" если="" термодинамический="" прогноз="" окажется="" благоприятным;="" т.е.="" реакция="" способна="" самопроизвольно="" протекать="" в="" данных="" условиях="" (∆g="">< 0)и="" константа="" равновесия="" достаточно="" велика,="" (∆g0=""> 1), чтобы обеспечить значительный выход продукта, остается ещё вопрос о времени, в течение которого установится равновесие. Только, если скорость реакции окажется подходящей, можно считать систему достаточно «реакционноспособной». Интересно заметить, что свободная энергия системы, стремление которой к минимуму – есть движущая сила химического процесса, не находится в какой либо прямой связи с его скоростью. Реакция, очень выгодная с точки зрения термодинамики, может, тем не менее, протекать медленно, и наоборот, некоторые не очень выгодные процессы протекают весьма быстро. Область химии, занимающаяся изучением скоростей химических реакций, называется химической кинетикой. Исследователю важно уметь пользоваться как термодинамическим, так и кинетическим критериями реакционной способности системы. Изучение кинетики химических процессов имеет большое тео- 4 ретическое и практическое значение, так как позволяет выяснить механизм реакций, открывая пути для сознательног