La vitesse d'une réaction chimique- modification de la quantité d'une des substances réagissantes par unité de temps dans une unité d'espace de réaction.

Les facteurs suivants influencent la vitesse d'une réaction chimique :

• la nature des réactifs ;
• concentration des réactifs ;
• surface de contact des réactifs (dans les réactions hétérogènes) ;
• température;
• l'action des catalyseurs.

Théorie des collisions actives permet d'expliquer l'influence de certains facteurs sur la vitesse d'une réaction chimique. Les principales dispositions de cette théorie:

• Les réactions se produisent lorsque des particules de réactifs qui ont une certaine énergie entrent en collision.
• Plus il y a de particules de réactif, plus elles sont proches les unes des autres, plus elles sont susceptibles de se heurter et de réagir.
• Seules les collisions effectives conduisent à la réaction, c'est-à-dire ceux dans lesquels les "anciens liens" sont détruits ou affaiblis et donc de "nouveaux" peuvent se former. Pour ce faire, les particules doivent avoir une énergie suffisante.
• L'énergie excédentaire minimale requise pour une collision efficace des particules réactives est appelée énergie d'activation Ea.
• Activité substances chimiques se manifeste par la faible énergie d'activation des réactions avec leur participation. Plus l'énergie d'activation est faible, plus la vitesse de réaction est élevée. Par exemple, dans les réactions entre cations et anions, l'énergie d'activation est très faible, de sorte que ces réactions se déroulent presque instantanément.

Influence de la concentration des réactifs sur la vitesse de réaction

Lorsque la concentration des réactifs augmente, la vitesse de la réaction augmente. Pour entrer en réaction, deux particules chimiques doivent se rapprocher, la vitesse de réaction dépend donc du nombre de collisions entre elles. Une augmentation du nombre de particules dans un volume donné conduit à des collisions plus fréquentes et à une augmentation de la vitesse de réaction.

Une augmentation de la pression ou une diminution du volume occupé par le mélange conduira à une augmentation de la vitesse de la réaction se produisant en phase gazeuse.

Sur la base de données expérimentales en 1867, les scientifiques norvégiens K. Guldberg et P Vaage, et indépendamment d'eux en 1865, le scientifique russe N.I. Beketov a formulé la loi fondamentale de la cinétique chimique, qui établit dépendance de la vitesse de réaction sur les concentrations des substances réactives -

Loi d'action de masse (LMA):

La vitesse d'une réaction chimique est proportionnelle au produit des concentrations des réactifs, prises en puissances égales à leurs coefficients dans l'équation de réaction. (« masse agissante » est synonyme de conception moderne"concentration")

aA +bB =CC +jj, Où k est la constante de vitesse de réaction

La ZDM n'est effectuée que pour les réactions chimiques élémentaires se produisant en une seule étape. Si la réaction se déroule séquentiellement en plusieurs étapes, la vitesse totale de l'ensemble du processus est déterminée par sa partie la plus lente.

Expressions des vitesses divers types réactions

ZDM fait référence à des réactions homogènes. Si la réaction est hétérogène (les réactifs sont dans différents états d'agrégation), alors seuls les réactifs liquides ou gazeux entrent dans l'équation MDM, et les solides sont exclus, affectant uniquement la constante de vitesse k.

Molécularité de la réaction est le nombre minimum de molécules impliquées dans un élément procédé chimique. Par molécularité, les réactions chimiques élémentaires sont divisées en moléculaire (A →) et bimoléculaire (A + B →); les réactions trimoléculaires sont extrêmement rares.

Taux de réactions hétérogènes

• Dépend de surface de contact des substances, c'est à dire. sur le degré de broyage des substances, l'intégralité du mélange des réactifs.
• Un exemple est la combustion du bois. Une bûche entière brûle relativement lentement dans l'air. Si vous augmentez la surface de contact du bois avec l'air en divisant la bûche en copeaux, la vitesse de combustion augmentera.
• Le fer pyrophorique est versé sur une feuille de papier filtre. Pendant la chute, les particules de fer deviennent chaudes et mettent le feu au papier.

L'effet de la température sur la vitesse de réaction

Au 19ème siècle, le scientifique néerlandais Van't Hoff a découvert expérimentalement que lorsque la température augmente de 10 ° C, les taux de nombreuses réactions augmentent de 2 à 4 fois.

La règle de Van't Hoff

Pour chaque augmentation de température de 10 ◦ C, la vitesse de réaction augmente d'un facteur de 2 à 4.

Ici γ (lettre grecque "gamma") - le soi-disant coefficient de température ou coefficient de van't Hoff, prend des valeurs de 2 à 4.

Pour chaque réaction spécifique, le coefficient de température est déterminé empiriquement. Il montre exactement combien de fois la vitesse d'une réaction chimique donnée (et sa constante de vitesse) augmente avec chaque augmentation de température de 10 degrés.

La règle de van't Hoff est utilisée pour approximer le changement de la constante de vitesse d'une réaction avec une augmentation ou une diminution de la température. Une relation plus précise entre la constante de vitesse et la température a été établie par le chimiste suédois Svante Arrhenius :

Comment plus E une réaction spécifique, la moins(à une température donnée) sera la constante de vitesse k (et la vitesse) de cette réaction. Une augmentation de T entraîne une augmentation de la constante de vitesse, ceci s'explique par le fait qu'une augmentation de température entraîne une augmentation rapide du nombre de molécules « énergétiques » capables de franchir la barrière d'activation E a .

Influence d'un catalyseur sur la vitesse de réaction

Il est possible de modifier la vitesse de réaction en utilisant des substances spéciales qui modifient le mécanisme de réaction et le dirigent sur une voie énergétiquement plus favorable avec une énergie d'activation plus faible.

Catalyseurs- Ce sont des substances qui participent à une réaction chimique et augmentent sa vitesse, mais à la fin de la réaction restent inchangées qualitativement et quantitativement.

Inhibiteurs- Substances qui ralentissent les réactions chimiques.

Changer la vitesse d'une réaction chimique ou sa direction à l'aide d'un catalyseur s'appelle catalyse .

L'étude de la vitesse d'une réaction chimique et des conditions affectant son évolution est l'un des domaines de la chimie physique - la cinétique chimique. Elle considère également les mécanismes de ces réactions et leur validité thermodynamique. Ces études sont importantes non seulement à des fins scientifiques, mais aussi pour contrôler l'interaction des composants dans les réacteurs dans la production de toutes sortes de substances.

Le concept de vitesse en chimie

Il est habituel d'appeler la vitesse de réaction un certain changement dans les concentrations des composés qui sont entrés dans la réaction (ΔС) par unité de temps (Δt). La formule mathématique de la vitesse d'une réaction chimique est la suivante :

ᴠ = ±∆C/∆t.

La vitesse de réaction est mesurée en mol/l s si elle se produit dans tout le volume (c'est-à-dire que la réaction est homogène) et en mol/m 2 s si l'interaction a lieu sur la surface séparant les phases (c'est-à-dire que la réaction est hétérogène). Le signe "-" dans la formule fait référence au changement des valeurs des concentrations des réactifs initiaux, et le signe "+" - aux valeurs changeantes des concentrations des produits de la même réaction.

Exemples de réactions à différentes vitesses

Les interactions chimiques peuvent se produire à des rythmes différents. Ainsi, le taux de croissance des stalactites, c'est-à-dire la formation de carbonate de calcium, n'est que de 0,5 mm par 100 ans. Certaines réactions biochimiques sont lentes, comme la photosynthèse et la synthèse des protéines. La corrosion des métaux se déroule à un rythme assez faible.

La vitesse moyenne peut être caractérisée par des réactions nécessitant de une à plusieurs heures. Un exemple est la cuisson, qui s'accompagne de la décomposition et de la transformation des composés contenus dans les produits. La synthèse de polymères individuels nécessite de chauffer le mélange réactionnel pendant un certain temps.

Un exemple de réactions chimiques, dont la vitesse est assez élevée, peut servir de réactions de neutralisation, l'interaction du bicarbonate de sodium avec une solution acide acétique accompagnée d'un dégagement de dioxyde de carbone. On peut également citer l'interaction du nitrate de baryum avec le sulfate de sodium, dans laquelle on observe la précipitation de sulfate de baryum insoluble.

Un grand nombre de réactions peuvent se dérouler à la vitesse de l'éclair et s'accompagner d'une explosion. Exemple classique- interaction du potassium avec l'eau.

Facteurs affectant la vitesse d'une réaction chimique

Il convient de noter que les mêmes substances peuvent réagir entre elles à des vitesses différentes. Ainsi, par exemple, un mélange d'oxygène gazeux et d'hydrogène peut être assez longue durée ne montrent pas de signes d'interaction, cependant, lorsque le récipient est secoué ou frappé, la réaction devient explosive. Par conséquent, la cinétique chimique a identifié certains facteurs qui ont la capacité d'influencer la vitesse d'une réaction chimique. Ceux-ci inclus:

• la nature des substances en interaction;
• concentration de réactifs;
• changement de température;
• la présence d'un catalyseur ;
• changement de pression (pour les substances gazeuses);
• la zone de contact des substances (si on parle de réactions hétérogènes).

Influence de la nature de la matière

Une telle différence significative dans les taux de réactions chimiques s'explique par différentes valeursénergie d'activation (E a). Il s'entend d'un certain excès d'énergie par rapport à sa valeur moyenne nécessaire à une molécule lors d'une collision pour qu'une réaction se produise. Il est mesuré en kJ / mol et les valeurs sont généralement comprises entre 50 et 250.

Il est généralement admis que si E a \u003d 150 kJ / mol pour toute réaction, alors à n. y. ça ne coule pratiquement pas. Cette énergie est dépensée pour surmonter la répulsion entre les molécules de substances et pour affaiblir les liaisons dans les substances initiales. En d'autres termes, l'énergie d'activation caractérise la force liaisons chimiques dans les substances. Par la valeur de l'énergie d'activation, on peut estimer au préalable la vitesse d'une réaction chimique :

• E un< 40, взаимодействие веществ происходят довольно быстро, поскольку почти все столкнове-ния частиц при-водят к их реакции;
• 40-<Е а <120, предполагается средняя реакция, поскольку эффективными будет лишь половина соударений молекул (например, реакция цинка с соляной кислотой);
• E a >120, seule une très faible partie des collisions de particules conduira à une réaction, et sa vitesse sera faible.

Influence de la concentration

La dépendance de la vitesse de réaction à la concentration est caractérisée le plus précisément par la loi d'action de masse (LMA), qui stipule :

La vitesse d'une réaction chimique est directement proportionnelle au produit des concentrations des substances en réaction, dont les valeurs sont prises en puissances correspondant à leurs coefficients stoechiométriques.

Cette loi convient aux réactions élémentaires en une étape, ou à toute étape de l'interaction de substances, caractérisées par un mécanisme complexe.

Si vous souhaitez déterminer la vitesse d'une réaction chimique, dont l'équation peut être conditionnellement écrite comme suit :

αА+ bB = ϲС, alors,

conformément à la formulation de la loi indiquée ci-dessus, la vitesse peut être trouvée par l'équation :

V=k [A] a [B] b , où

a et b sont des coefficients stoechiométriques,

[A] et [B] - concentrations des composés de départ,

k est la constante de vitesse de la réaction en question.

La signification du coefficient de vitesse d'une réaction chimique est que sa valeur sera égale à la vitesse si les concentrations de composés sont égales à des unités. Il convient de noter que pour le calcul correct selon cette formule, il est nécessaire de prendre en compte l'état global des réactifs. La concentration solide est supposée être l'unité et n'est pas incluse dans l'équation car elle reste constante pendant la réaction. Ainsi, seules les concentrations de substances liquides et gazeuses sont incluses dans le calcul selon le MDM. Ainsi, pour la réaction d'obtention de dioxyde de silicium à partir de substances simples, décrite par l'équation

Si (TV) + Ο 2 (g) \u003d SiΟ 2 (TV),

la vitesse sera déterminée par la formule :

Tâche typique

Comment la vitesse de la réaction chimique du monoxyde d'azote avec l'oxygène changerait-elle si les concentrations des composés de départ étaient doublées ?

Solution : Ce processus correspond à l'équation de réaction :

2ΝΟ + Ο 2 = 2ΝΟ 2 .

Écrivons les expressions des vitesses de réaction initiale (ᴠ 1) et finale (ᴠ 2) :

ᴠ 1 = k [ΝΟ] 2 [Ο 2 ] et

ᴠ 2 = k·(2·[ΝΟ]) 2 ·2·[Ο 2 ] = k·4[ΝΟ] 2 ·2[Ο 2 ].

ᴠ 1 / ᴠ 2 = (k 4[ΝΟ] 2 2[Ο 2 ]) / (k ・[ΝΟ] 2 [Ο 2 ]).

ᴠ 2 / ᴠ 1 = 4 2/1 = 8.

Réponse : augmenté de 8 fois.

Effet de la température

La dépendance de la vitesse d'une réaction chimique à la température a été déterminée expérimentalement par le scientifique néerlandais JH Van't Hoff. Il a constaté que le taux de nombreuses réactions augmente de 2 à 4 fois à chaque augmentation de température de 10 degrés. Pour cette règle, il existe une expression mathématique qui ressemble à :

ᴠ 2 = ᴠ 1 γ (Τ2-Τ1)/10 , où

ᴠ 1 et ᴠ 2 - vitesses correspondantes aux températures Τ 1 et Τ 2;

γ - coefficient de température, égal à 2-4.

En même temps, cette règle n'explique pas le mécanisme de l'influence de la température sur la valeur de la vitesse d'une réaction particulière et ne décrit pas l'ensemble des régularités. Il est logique de conclure qu'avec une augmentation de la température, le mouvement chaotique des particules augmente et cela provoque un plus grand nombre de leurs collisions. Cependant, cela n'affecte pas particulièrement l'efficacité des collisions moléculaires, car cela dépend principalement de l'énergie d'activation. De plus, un rôle important dans l'efficacité de la collision des particules est joué par leur correspondance spatiale les unes avec les autres.

La dépendance de la vitesse d'une réaction chimique à la température, compte tenu de la nature des réactifs, obéit à l'équation d'Arrhenius :

k \u003d A 0 e -Ea / RΤ, où

A o est un multiplicateur ;

E a - énergie d'activation.

Un exemple de tâche sur la loi van't Hoff

Comment modifier la température pour que la vitesse d'une réaction chimique, dont le coefficient de température est numériquement égal à 3, augmente de 27 fois ?

Solution. Utilisons la formule

ᴠ 2 = ᴠ 1 γ (Τ2-Τ1)/10 .

À partir de la condition ᴠ 2 / ᴠ 1 = 27, et γ = 3. Vous devez trouver ΔΤ = Τ 2 -Τ 1.

En transformant la formule originale, on obtient :

V 2 /V 1 \u003d γ ΔΤ / 10.

On substitue les valeurs : 27=3 ΔΤ/10.

Il en ressort clairement que ΔΤ/10 = 3 et ΔΤ = 30.

Réponse : la température doit être augmentée de 30 degrés.

Influence des catalyseurs

En chimie physique, la vitesse des réactions chimiques est également activement étudiée par une section appelée catalyse. Il s'intéresse à comment et pourquoi des quantités relativement faibles de certaines substances augmentent de manière significative le taux d'interaction des autres. Les substances qui peuvent accélérer une réaction mais ne sont pas elles-mêmes consommées sont appelées catalyseurs.

Il a été prouvé que les catalyseurs modifient le mécanisme de l'interaction chimique elle-même, contribuent à l'apparition de nouveaux états de transition, caractérisés par des hauteurs de barrière d'énergie plus faibles. C'est-à-dire qu'ils contribuent à une diminution de l'énergie d'activation, et donc à une augmentation du nombre d'impacts de particules efficaces. Un catalyseur ne peut pas provoquer une réaction énergétiquement impossible.

Ainsi, le peroxyde d'hydrogène est capable de se décomposer avec formation d'oxygène et d'eau :

H 2 Ο 2 \u003d H 2 Ο + Ο 2.

Mais cette réaction est très lente et dans nos armoires à pharmacie elle existe inchangée depuis assez longtemps. Lorsque vous n'ouvrez que de très vieux flacons de peroxyde, vous pouvez voir un petit pop causé par la pression d'oxygène sur les parois du récipient. L'ajout de quelques grains d'oxyde de magnésium provoquera un dégagement actif de gaz.

La même réaction de décomposition du peroxyde, mais sous l'action de la catalase, se produit lors du traitement des plaies. Il existe de nombreuses substances différentes dans les organismes vivants qui augmentent le taux de réactions biochimiques. Ils sont appelés enzymes.

Les inhibiteurs ont l'effet inverse sur le déroulement des réactions. Cependant, ce n'est pas toujours mauvais. Les inhibiteurs sont utilisés pour protéger les produits métalliques de la corrosion, pour prolonger la durée de conservation des aliments, par exemple pour empêcher l'oxydation des graisses.

Zone de contact avec les substances

Dans le cas où l'interaction se produit entre des composés ayant des états d'agrégat différents ou entre des substances qui ne sont pas capables de former un milieu homogène (liquides non miscibles), ce facteur affecte également de manière significative la vitesse d'une réaction chimique. Ceci est dû au fait que des réactions hétérogènes sont réalisées directement à l'interface entre les phases des substances en interaction. Évidemment, plus cette limite est large, plus les particules ont la possibilité d'entrer en collision et plus la réaction est rapide.

Par exemple, il passe beaucoup plus vite sous forme de petits copeaux que sous forme de bûche. Dans le même but, de nombreux solides sont broyés en une poudre fine avant d'être ajoutés à une solution. Ainsi, la craie en poudre (carbonate de calcium) agit plus rapidement avec l'acide chlorhydrique qu'un morceau de même masse. Cependant, en plus d'augmenter la surface, cette technique conduit également à une rupture chaotique du réseau cristallin de la substance, ce qui signifie qu'elle augmente la réactivité des particules.

Mathématiquement, le taux d'une réaction chimique hétérogène est trouvé comme un changement dans la quantité de substance (Δν) se produisant par unité de temps (Δt) par unité de surface

(S) : V = Δv/(S Δt).

Influence de la pression

Un changement de pression dans le système n'a d'effet que lorsque des gaz participent à la réaction. Une augmentation de pression s'accompagne d'une augmentation des molécules d'une substance par unité de volume, c'est-à-dire que sa concentration augmente proportionnellement. A l'inverse, une diminution de la pression entraîne une diminution équivalente de la concentration du réactif. Dans ce cas, la formule correspondant à ZDM convient pour calculer la vitesse d'une réaction chimique.

Tâche. Comment la vitesse de la réaction décrite par l'équation augmentera-t-elle

2ΝΟ + Ο 2 = 2ΝΟ 2 ,

si le volume d'un système fermé est réduit d'un facteur trois (T=const) ?

Solution. Lorsque le volume diminue, la pression augmente proportionnellement. Écrivons les expressions des vitesses de réaction initiale (V 1) et finale (V 2) :

V 1 = k 2 [Ο 2 ] et

V 2 = k·(3·) 2 ·3·[Ο 2 ] = k·9[ΝΟ] 2 ·3[Ο 2 ].

Pour trouver combien de fois la nouvelle vitesse est supérieure à la vitesse initiale, vous devez diviser les parties gauche et droite des expressions :

V 1 /V 2 = (k 9[ΝΟ] 2 3[Ο 2 ]) / (k ? [ΝΟ] 2 [Ο 2 ]).

Les valeurs de concentration et les constantes de vitesse sont réduites, et restent :

V 2 /V 1 \u003d 9 3/1 \u003d 27.

Réponse : la vitesse a augmenté de 27 fois.

En résumé, il convient de noter que le taux d'interaction des substances, ou plutôt le nombre et la qualité des collisions de leurs particules, est influencé par de nombreux facteurs. C'est d'abord l'énergie d'activation et la géométrie des molécules, qu'il est quasiment impossible de corriger. En ce qui concerne les conditions restantes, pour une augmentation de la vitesse de réaction, il s'ensuit :

• augmenter la température du milieu réactionnel ;
• augmenter la concentration des composés d'origine;
• augmenter la pression dans le système ou réduire son volume, s'il s'agit de gaz;
• amener des substances dissemblables à un état d'agrégation (par exemple, en les dissolvant dans l'eau) ou augmenter la surface de leur contact.

Chimie physique: notes de cours Berezovchuk A V

2. Facteurs influant sur la vitesse d'une réaction chimique

Pour des réactions homogènes et hétérogènes :

1) concentration des substances réactives ;

2) température ;

3) catalyseur ;

4) inhibiteur.

Uniquement pour hétérogène :

1) le débit d'alimentation en réactifs de l'interface ;

2) superficie.

Le facteur principal - la nature des substances réactives - la nature de la liaison entre les atomes dans les molécules des réactifs.

NO 2 - oxyde nitrique (IV) - queue de renard, CO - monoxyde de carbone, monoxyde de carbone.

S'ils sont oxydés avec de l'oxygène, alors dans le premier cas la réaction se déroulera instantanément, cela vaut la peine d'ouvrir le bouchon du récipient, dans le second cas la réaction est prolongée dans le temps.

La concentration des réactifs sera discutée ci-dessous.

L'opalescence bleue indique le moment de précipitation du soufre, plus la concentration est élevée, plus le taux est élevé.

Riz. dix

Plus la concentration de Na 2 S 2 O 3 est élevée, moins la réaction prend de temps. Le graphique (Fig. 10) montre une relation directement proportionnelle. La dépendance quantitative de la vitesse de réaction à la concentration des réactifs est exprimée par la MMA (la loi d'action de masse), qui stipule : la vitesse d'une réaction chimique est directement proportionnelle au produit des concentrations des réactifs.

Donc, loi fondamentale de la cinétique est une loi établie expérimentalement : la vitesse de réaction est proportionnelle à la concentration des réactifs, exemple : (c'est-à-dire pour la réaction)

Pour cette réaction H 2 + J 2 = 2HJ - le taux peut être exprimé en termes de changement de concentration de l'une des substances. Si la réaction se déroule de gauche à droite, la concentration de H 2 et J 2 diminuera, la concentration de HJ augmentera au cours de la réaction. Pour le taux instantané de réactions, vous pouvez écrire l'expression :

les crochets indiquent la concentration.

signification physique k– les molécules sont en mouvement continu, se heurtent, se dispersent, heurtent les parois du vaisseau. Pour que la réaction chimique de formation de HJ se produise, les molécules H 2 et J 2 doivent entrer en collision. Le nombre de telles collisions sera d'autant plus grand que le volume contient de molécules H 2 et J 2 , c'est-à-dire que plus les valeurs de [Н 2 ] et . Mais les molécules se déplacent à des vitesses différentes et l'énergie cinétique totale des deux molécules en collision sera différente. Si les molécules H 2 et J 2 les plus rapides entrent en collision, leur énergie peut être si élevée que les molécules se décomposent en atomes d'iode et d'hydrogène, qui s'envolent et interagissent ensuite avec d'autres molécules H 2 + J 2 ? 2H+2J, puis H + J 2 ? HJ + J. Si l'énergie des molécules en collision est inférieure, mais suffisamment élevée pour affaiblir les liaisons H - H et J - J, la réaction de formation d'iode d'hydrogène se produira :

Pour la majorité des molécules en collision, l'énergie est inférieure à ce qui est nécessaire pour affaiblir les liaisons dans H 2 et J 2 . De telles molécules se heurtent "tranquillement" et se dispersent également "tranquillement", restant ce qu'elles étaient, H 2 et J 2 . Ainsi, pas toutes, mais seulement une partie des collisions conduit à une réaction chimique. Le coefficient de proportionnalité (k) indique le nombre de collisions effectives conduisant à la réaction à des concentrations [H 2 ] = = 1 mol. Valeur k–vitesse constante. Comment la vitesse peut-elle être constante ? Oui, la vitesse du mouvement rectiligne uniforme est appelée une quantité vectorielle constante égale au rapport du mouvement du corps pendant une période de temps à la valeur de cet intervalle. Mais les molécules bougent au hasard, alors comment la vitesse peut-elle être constante ? Mais une vitesse constante ne peut être qu'à température constante. Lorsque la température augmente, la proportion de molécules rapides dont les collisions conduisent à une réaction augmente, c'est-à-dire que la constante de vitesse augmente. Mais l'augmentation de la constante de vitesse n'est pas illimitée. À une certaine température, l'énergie des molécules deviendra si grande que presque toutes les collisions des réactifs seront efficaces. Lorsque deux molécules rapides entrent en collision, une réaction inverse se produit.

Un moment viendra où les taux de formation de 2HJ à partir de H 2 et J 2 et de décomposition seront égaux, mais c'est déjà un équilibre chimique. La dépendance de la vitesse de réaction à la concentration des réactifs peut être tracée en utilisant la réaction traditionnelle de l'interaction d'une solution de thiosulfate de sodium avec une solution d'acide sulfurique.

Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 \u003d Na 2 SO 4 + H 2 S 2 O 3, (1)

H 2 S 2 O 3 \u003d S? + H 2 O + SO 2?. (2)

La réaction (1) se déroule presque instantanément. La vitesse de la réaction (2) dépend à température constante de la concentration du réactif H 2 S 2 O 3 . C'est cette réaction que nous avons observée - dans ce cas, la vitesse est mesurée par le temps écoulé depuis le début du versement des solutions jusqu'à l'apparition de l'opalescence. Dans l'article L. M. Kuznetsova la réaction d'interaction du thiosulfate de sodium avec l'acide chlorhydrique est décrite. Elle écrit que lorsque les solutions sont drainées, une opalescence (turbidité) se produit. Mais cette affirmation de L. M. Kuznetsova est erronée, car l'opalescence et l'opacification sont des choses différentes. Opalescence (de l'opale et du latin escentia- suffixe signifiant action faible) - diffusion de la lumière par les milieux troubles en raison de leur inhomogénéité optique. diffusion de la lumière- déviation des rayons lumineux se propageant dans le milieu dans toutes les directions par rapport à la direction d'origine. Les particules colloïdales sont capables de diffuser la lumière (effet Tyndall-Faraday) - cela explique l'opalescence, légère turbidité de la solution colloïdale. Lors de la réalisation de cette expérience, il est nécessaire de prendre en compte l'opalescence bleue, puis la coagulation de la suspension colloïdale de soufre. La même densité de la suspension est notée par la disparition apparente de tout motif (par exemple, une grille au fond du gobelet), observé d'en haut à travers la couche de solution. Le temps est compté par un chronomètre à partir du moment de la vidange.

Solutions Na 2 S 2 O 3 x 5H 2 O et H 2 SO 4.

Le premier est préparé en dissolvant 7,5 g de sel dans 100 ml d'H 2 O, ce qui correspond à une concentration de 0,3 M. Pour préparer une solution de H 2 SO 4 de même concentration, il faut mesurer 1,8 ml de H 2 SO 4 (k), ? = = 1,84 g / cm 3 et dissolvez-le dans 120 ml de H 2 O. Versez la solution préparée de Na 2 S 2 O 3 dans trois verres: dans le premier - 60 ml, dans le second - 30 ml, dans le troisième - 10 ml. Ajouter 30 ml d'H 2 O distillée dans le deuxième verre et 50 ml dans le troisième. Ainsi, dans les trois verres, il y aura 60 ml de liquide, mais dans le premier, la concentration en sel est conditionnellement = 1, dans le second - ½ et dans le troisième - 1/6. Une fois les solutions préparées, versez 60 ml de solution de H 2 SO 4 dans le premier verre avec une solution saline et allumez le chronomètre, etc. Considérant que la vitesse de réaction diminue avec la dilution de la solution de Na 2 S 2 O 3, il peut être déterminé comme une valeur inversement proportionnelle au temps v= 1/? et construire un graphique en portant la concentration en abscisse et la vitesse de la réaction en ordonnée. De cette conclusion - la vitesse de réaction dépend de la concentration des substances. Les données obtenues sont répertoriées dans le tableau 3. Cette expérience peut être réalisée à l'aide de burettes, mais cela nécessite beaucoup de pratique de la part de l'interprète, car le calendrier est parfois incorrect.

Tableau 3

Rapidité et temps de réaction

La loi de Guldberg-Waage est confirmée - professeur de chimie Gulderg et le jeune scientifique Waage).

Considérez le facteur suivant - la température.

À mesure que la température augmente, la vitesse de la plupart des réactions chimiques augmente. Cette dépendance est décrite par la règle de van't Hoff : "Lorsque la température augmente tous les 10 °C, la vitesse des réactions chimiques augmente de 2 à 4 fois."

Où ? – coefficient de température, indiquant combien de fois la vitesse de réaction augmente avec une augmentation de la température de 10 ° C;

v 1 - vitesse de réaction à température t 1 ;

v 2 - vitesse de réaction à température t2.

Par exemple, la réaction à 50 °C se déroule en deux minutes, combien de temps le processus se terminera-t-il à 70 °C si le coefficient de température ? = 2?

t 1 = 120 s = 2 min ; t 1 = 50 ° ; t 2 = 70 °C.

Même une légère augmentation de la température provoque une forte augmentation de la vitesse de réaction des collisions moléculaires actives. Selon la théorie de l'activation, seules participent au processus les molécules dont l'énergie est supérieure à l'énergie moyenne des molécules d'une certaine quantité. Cette énergie excédentaire est l'énergie d'activation. Sa signification physique est l'énergie nécessaire à la collision active des molécules (réarrangement des orbitales). Le nombre de particules actives, et donc la vitesse de réaction, augmente avec la température selon une loi exponentielle, selon l'équation d'Arrhenius, qui reflète la dépendance de la constante de vitesse à la température

Où UN - facteur de proportionnalité d'Arrhenius ;

k– constante de Boltzmann ;

E A -énergie d'activation;

R- constante des gaz ;

T- température.

Un catalyseur est une substance qui accélère la vitesse d'une réaction mais qui n'est pas elle-même consommée.

Catalyse- le phénomène de modification de la vitesse de réaction en présence d'un catalyseur. Distinguer catalyse homogène et hétérogène. Homogène- si les réactifs et le catalyseur sont dans le même état d'agrégation. Hétérogène– si les réactifs et le catalyseur sont dans des états d'agrégation différents. À propos de la catalyse, voir séparément (plus loin).

Inhibiteur Substance qui ralentit la vitesse d'une réaction.

Le facteur suivant est la surface. Plus la surface du réactif est grande, plus la vitesse est grande. Considérons, par exemple, l'influence du degré de dispersité sur la vitesse de réaction.

CaCO 3 - marbre. Nous abaissons le marbre carrelé dans de l'acide chlorhydrique HCl, attendons cinq minutes, il se dissoudra complètement.

Marbre en poudre - nous ferons la même procédure avec lui, il s'est dissous en trente secondes.

L'équation pour les deux processus est la même.

CaCO 3 (tv) + HCl (g) \u003d CaCl 2 (tv) + H 2 O (l) + CO 2 (g) ?.

Ainsi, lors de l'ajout de poudre de marbre, le temps est moindre que lors de l'ajout de carreaux de marbre, avec la même masse.

Avec une augmentation de l'interface entre les phases, le taux de réactions hétérogènes augmente.

2. Équation isotherme de la réaction chimique Si la réaction se déroule de manière réversible, alors ? G = 0. 0 et vous pouvez calculer le changement?G. Où? - course de réaction - une valeur qui montre combien de moles ont changé pendant la réaction. I cn - caractérise