Закон действия масс

Взаимодействие между различными веществами происхо­дит при различных условиях и с различной скоростью. Понятие о скорости химической реакции является одним из важнейших в химии. Скорость химической реакции характеризуется изменением концентрации реагирую­щих веществ за единицу времени. Концентрация выра­жается числом молей в 1 л, время — секундами, минута­ми или часами в зависимости от скорости данной реак­ции.

Так как все реагирующие вещества связаны между собой уравнением реакции, по изменению концентрации одного вещества можно судить об изменениях концент­рации всех остальных. Например, исходная концентра­ция одного из реагирующих веществ составляла 2 моль/л, а через 5 мин от начала реакции она стала 1,5 моль/л; таким образом средняя скорость реакции

будет равна  (2-1,5)/5=0,1 моль/л в минуту.

Для того чтобы произошло химическое взаимодейст­вие веществ, молекулы или ионы должны столкнуться. Только при этом станет возможным образование моле­кул новых веществ (продуктов реакции). Ясно, что скорость реакции будет пропорциональна числу столкно­вений, которое будет тем больше, чем выше концентра­ция реагирующих веществ.

В 1867 г. К. М. Гульберг и П. Вааге открыли так на­зываемый закон действия масс, устанавливающий за­висимость скорости химической реакции от концентра­ции. Согласно этому закону скорость химической реак­ции при постоянной температуре прямо пропорциональ­на произведению концентраций реагирующих веществ.

Так, для реакции  А+В=АВ выражение для скорости реакции будет иметь вид

V = k[A] [В],

где V — скорость реакции; [А] — концентрация веще­ства А; [В]—концентрация вещества В; k — коэффи­циент пропорциональности, или константа скорости.

Опыт показывает, что скорость химической реакции зависит от температуры, причем при повышении темпе­ратуры скорость большинства реакций увеличивается. Это объясняется тем, что при повышении температуры увеличивается скорость движения молекул, а следо­вательно, и число столкновений между ними. Кроме того, скорость реакции зависит от природы реагирую­щих веществ.

Эти два фактора влияют на величину кон­станты скорости и, следовательно, она зависит от темпе­ратуры и природы реагирующих веществ, а также от присутствия катализатора.

Если [А]=1 и [В]=1, то V=k. Константа скорости k численно равна скорости данной реакции, если кон­центрации реагирующих веществ или их произведение равны единице.

Если 2 моля вещества А вступят в реакцию с 3 (моля­ми вещества В, т. е.         2А +ЗВ = С, то скорость данной реакции

V= k [А]² [B]³

Таким образом, для реакции

mА + nВ = рС

выражение для скорости реакции будет следующее:

V = k [A]^m [В]ⁿ

Например, скорость реакции окисления оксида азота равна

2NO + 0₂ = 2N0₂

V= k[NO]²[0₂].