Наше деловое партнерство www.banwar.org

Ск про рость хім і чеський ре а кції, величина, що характеризує інтенсивність реакції хімічної . Швидкістю утворення продукту реакції називається кількість цього продукту, що виникає в результаті реакції за одиницю часу в одиниці об'єму (якщо реакція гомогенна) або на одиниці площі поверхні (якщо реакція гетерогенна). Для вихідних речовин аналогічним чином визначається швидкість їх витрачання. Кількості речовин виражають в молях . Тоді швидкості утворення продуктів і витрачання вихідних речовин відносяться як стехіометрії, коефіцієнти цих речовин в рівнянні реакції. Наприклад, в разі реакції N2 + ЗН2 = 2NH3 швидкість витрачання водню в 3 рази, а швидкість утворення аміаку в 2 рази більше швидкості витрачання азоту. Ставлення швидкості утворення продукту реакції, або швидкості витрачання вихідної речовини, до відповідного стехіометричного коефіцієнта називається С. х. р. У разі гомогенної реакції, що відбувається в закритій системі постійного об'єму, С. х. р. , Де ci - концентрація продукту реакції, т. Е. Число молей його в одиниці об'єму, bi - стехиометрический коефіцієнт цієї речовини, t - час. Це рівняння може бути застосовано і до вихідного речовини, якщо, як прийнято, стехіометричні коефіцієнти вихідних речовин вважати негативними.

Для технічних цілей швидкості гетерогенно-каталітичних реакцій зазвичай сподіваються не на одиницю поверхні каталізатора, а на одиницю маси каталізатора або на одиницю об'єму шару гранул каталізатора.

С. х. р. може варіювати в надзвичайно широких межах - від дуже малої (в разі геологічного процесів, які тривають мільйони років) до дуже великий (в разі іонних реакцій, що завершуються за мільйонні частки секунди). Про теорії С. х. р. см. кінетика хімічна .

Для вимірювання С. х. р. служать різноманітні методи. Вибір методу визначається характером реакції і її швидкістю. Не торкаючись реакцій спеціальних типів (електродні, фотохімічні, радіаційно-хімічні), охарактеризуємо основні методи вимірювання швидкостей звичайних реакцій, обумовлених енергією теплового руху. При використанні статичного методу реакцію проводять в замкнутому посудині. Про її швидкості судять по зміні складу реагує суміші на підставі аналізу проб або по якій-небудь властивості реагуючої суміші, що залежить від складу. У разі газових реакцій, що супроводжуються зміною числа молекул, часто стежать за реакцією зі зміни тиску. Проточний метод полягає в тому. що реагує суміш пропускають з постійною швидкістю крізь зону реакції: для гетерогенної реакції - це зазвичай обсяг, заповнений гранулами каталізатора; в разі гомогенної реакції - область підвищеної температури. Ступінь перетворення вихідних речовин у продукти визначають за складом суміші, що виходить із зони реакції.

Обидва зазначених методу прості для здійснення, але не дають безпосередньо значення С. х. р. У статичній системі склад реагуючої суміші, а отже і С. х. р., змінюється в часі; тому потрібно диференціювання виміряної величини концентрації по часу для визначення швидкості реакції або інтегрування за часом теоретичні вирази швидкості реакції для зіставлення його з досвідченими даними. У разі проточного методу складу реагує суміші не залежить від часу, але різний в різних ділянках зони реакції; тому зіставлення теоретичного вираження для С. х. р. з результатами досвіду вимагає попереднього інтегрування цього виразу за обсягом зони реакції.

Пряме вимірювання швидкості гомогенної реакції досягається за допомогою проточного перемішуємо реактора. У посудину, забезпечений потужною мішалкою, з постійною швидкістю вводять вихідні речовини й виводять реагує суміш так, щоб її кількість в реакційній посудині було постійно. При сталому стаціонарному стані аналіз відібраної суміші показує склад реагує суміші. Знаючи, крім того, швидкість відбору цієї суміші, визначають кількість речовини, що утворився в результаті реакції за одиницю часу, а звідси - С. х. р. Для гетерогенно-каталітичних процесів з нерухомим каталізатором еквівалентом описаного методу є проточно-циркуляційний метод: однорідність складу реагуючої суміші в зоні реакції досягається за допомогою створюваної насосом інтенсивної циркуляції реагує суміші. Проточні перемішують реактори і проточно-циркуляційні системи належать до класу безградіентних реакторів, званих так тому, що в них практично відсутні градієнти (перепади) концентрацій, а також температури в зоні реакції.

Особливі труднощі виникають при вивченні дуже швидких реакцій в розчинах. Якщо реакція встигає пройти в значній мірі за час, який потрібен для змішування розчинів вихідних речовин, то звичайні методи непридатні. Завдання вимірювання швидкості таких реакцій вирішується за допомогою релаксаційних методів, розроблених М. Ейгеном . Система, в якій може відбуватися оборотна реакція, спочатку знаходиться в стані рівноваги хімічного . Потім досить швидко змінюють параметр, що впливає на значення константи рівноваги: ​​температуру, тиск або електричне поле. Система переходить до нового стану рівноваги протягом деякого часу; цей процес називається релаксацією . Стежачи за зміною складу яким-небудь безінерційним методом (наприклад, по електропровідності), визначають С. х. р. Вдається спостерігати час релаксації до 10-6 сек: таким шляхом була виміряна, наприклад, швидкість реакції Н ++ OH- = H2O в воді.

Літ .: Кондратьєв В. Н., Визначення констант швидкості газофазних реакцій, М., 1971; Колдин Е., Швидкі реакції в розчині, пров. з англ., М., 1966; Проблеми теорії і практики досліджень в області каталізу, під ред. В. А. Ройтера, К., 1973, гл. 3; Уейт Н., Хімічна кінетика, пер. з англ., М., 1974.

М. І. Тёмкіч.