Условие задачи
Что называется скоростью химической реакции? Приведите примеры реакций, протекающих с высокой и низкой скоростями.
Решение
Дисциплина: Химическая кинетика
Решение:
1. Определение скорости реакции
Скоростью химической реакции называют количественную меру быстроты, с которой изменяется концентрация реагирующих веществ или продуктов реакции за единицу времени. Обычно скорость реакции обозначают как произведение изменения концентрации вещества по времени. Если рассматривать уменьшение концентрации реагента, то можно записать
–Δ[Р]⁄Δt,
а если увеличение концентрации продукта – то
Δ[П]⁄Δt.
При предельном переходе к бесконечно малым промежуткам времени скорость определяется как производная концентрации по времени. Например, для реагента A скорость реакции выражается как
–d[A]⁄dt.
2. Примеры реакций с высокой скоростью
• Реакция между натрием и водой. При добавлении небольшого куска металлического натрия в воду наблюдается бурное и экзотермическое выделение газа (водорода) с быстрым выделением большого количества тепла.
• Реакция горения, например, сгорание бензина. Это процессы, протекающие с очень высокой скоростью, так как происходит резкое и мгновенное выделение энергии.
• Взрывные реакции, например, детонация нитроглицерина, характеризуются крайне высокой скоростью реакции с мгновенным выделением большого количества энергии.
3. Примеры реакций с низкой скоростью
• Процесс ржавления железа. При коррозии железа образование оксидных пленок происходит медленно – годами, даже десятилетиями, что является примером реакции с крайне низкой скоростью.
• Разложение бытовых красителей или некоторых стабилизированных соединений в условиях комнатной температуры. Такие реакции протекают весьма медленно и требуют значительного времени для заметных изменений.
• Фотохимические реакции, протекающие при слабом естественном освещении, как правило, имеют невысокую скорость.
Таким образом, скорость химической реакции определяется изменением концентраций веществ за единицу времени. Приведенные примеры иллюстрируют как высокоскоростные (реакция натрия с водой, горение, взрыв), так и низкоскоростные (ржавление, медленное разложение веществ) химические процессы.