Кінетична класифікація хімічних реакцій
У головному кінетичному рівнянні хімічної реакції аA+bВ + … →
= k·
а,b, …–це постійні, не залежні від концентрації речовини числа, які називають показниками порядку реакції, відповідно, по реагентам А, В, …. Їхня сума (a+b+…=n) називається сумарним або загальним порядком реакції.
Порядок реакції по кожному з реагентів (або приватний порядок реакції)збігається з його стехіометричним коефіцієнтом у хімічному рівнянні тільки для простих реакцій, що протікають в одну стадію. При цьому в елементарному акті такої реакції (зіткненні) беруть участь і зазнають змін не більше трьох частинок: молекул, іонів або радикалів. Відповідно до цього розрізняютьмономолекулярні,бімолекулярніітримолекулярні реакції(останні зустрічаються вкрай рідко). Тетра-і більш молекулярні прості реакції невідомі, т.к. ймовірність одночасного зіткнення 4-х і більше частинок вкрай мала. Таким чином, молекулярність реакції може виражатися цілим числом.
В елементарному акті мономолекулярної реакції перетворенню піддається одна частка,а як продукт можуть утворитися не тільки одна, але і дві інші частинки (у деяких випадках три і більше). Схематично це можна уявити так:
А → В; А → 2В; А → В + С; А → В+С+D.
Кінетичне рівняння таких реакцій виглядає так:
Це рівняння реакції першого порядку (причому приватний та загальний порядок у ньому збігаються і дорівнюють 1).
Мономолекулярні реакції, як правило,є ендотермічними, і їх протікання необхідна активація, тобто. перехід частки А в збуджений стан А * , енергія якого є достатньою для подолання потенційного бар'єру на шляху реакції.
Мономолекулярними найчастіше є реакції розкладання або ізомеризації деяких речовин, наприклад:
1) дисоціація молекул брому на 2 радикали
Br2
2) термічне розкладання диметилового ефіру
СН3 - Про - СН3
3) ізомеризація роданистого амонію в тіомочевину
В елементарному акті бімолекулярної реакції перетворенню піддаються дві (однакові або різні) частинки, з утворенням однієї і більше частинок продуктів:
2А → С; 2А → С+В; А+В → С+D;
А + В → С; А+В → З+D+F
Кінетичне рівняння таких реакцій залежно від виду вихідних частинок виглядає так:
1) =k·
2) =k·CA ·CB (якщо частки реагентів різні за своєю природою).
В обох випадках загальний порядок реакції дорівнює 2. Причому для реакцій першого типу він збігається з частковим порядком реакції по реагенту А. Для реакцій другого типу приватний порядок реакції по кожному з реагентів дорівнює 1.
Бімолекулярні реакції є найбільш поширеними, протікають, як правило, в газовій або рідкій фазі і можуть належати до різного типу, наприклад:
До тримолекулярних відносяться прості реакції, в елементарному акті яких стикаються і зазнають зміни три частинки.
Залежно від природи цих частинок (тобто однакові вони чи різні) кінетичне рівняння такої реакції може мати три різні види:
= k·
=k·
Загальний порядок реакції у кожному з трьох випадків дорівнює 3 і складається із суми приватних порядків щодо кожного з реагентів. Тримолекулярні реакції дуже рідкісні і тому практичного значення не мають. Прикладом таких реакцій є такі: