Учебник для 11 класса

ХИМИЯ

§ 13.2. Концентрации реагирующих веществ

Изменение давления при участии в реакции газообразных веществ также приводит к изменению концентрации этих веществ.

Чтобы осуществилось химическое взаимодействие между какими-то частицами, они должны эффективно столкнуться. Чем больше концентрация реагирующих веществ, тем больше столкновений и соответственно скорость реакции. Например, в чистом кислороде ацетилен сгорает очень быстро. При этом развивается температура, достаточная для плавления металла (рис. 30).

Рис. 30.
Процесс разрезания большого листа металла кислородацетиленовым пламенем

На основе большого экспериментального материала в 1867 г. норвежцами К. Гульдбергом и П. Вааге и независимо от них в 1865 г. русским ученым Н. И. Бекетовым был сформулирован основной закон химической кинетики, устанавливающий зависимость скорости реакций, протекающих в одну стадию, от концентраций реагирующих веществ:

Этот закон называют также законом действующих масс.

Для реакции А + В = D этот закон выразится так:

V₁ = k₁ x C_А x C_В.

Для реакции 2А + В = D этот закон выразится так:

v₂ = k₂ x C_A x C_В.

Здесь С²_А, С_B — концентрации веществ А и В (моль/л), k₁ и k₂ — коэффициенты пропорциональности, называемые константами скорости реакции.

Физический смысл константы скорости реакции нетрудно установить — она численно равна скорости реакции, в которой концентрации реагирующих веществ равны 1 моль/л или их произведение равно единице. В таком случае ясно, что константа скорости реакции зависит только от температуры и не зависит от концентрации веществ.

Закон действующих масс не учитывает концентрации реагирующих веществ, находящихся в твердом состоянии, так как они реагируют на поверхности и их концентрации обычно являются постоянными. Например, для реакции горения угля

С + O₂ = СO₂

выражение скорости реакции должно быть записано так:

v = k • С_O2 ,

т. е. скорость реакции пропорциональна только концентрации кислорода.

Если же уравнение реакции описывает лишь суммарную химическую реакцию, проходящую в несколько стадий, то скорость такой реакции может сложным образом зависеть от концентрации исходных веществ. Эта зависимость определяется экспериментально или теоретически на основании предполагаемого механизма реакции.