(7.3)

k - константа скорости реакции; и - коэффициенты, называемые порядками реакции по веществам B и D.

Уравнение (7.3) называется кинетическим уравнением химической реакции.

Константа скорости не зависит от концентрации реагентов, но зависит от их природы и температуры. Из уравнения (7.3) следует, что при = =1 (например, 1моль/л) константа скорости реакции численно скорости реакции. Из этого же уравнения видно, что размерность константы скорости реакции зависит от порядка реакции, поскольку размерность скорости реакции для всех гомогенных реакций одинакова.

Например, для реакции диссоциации молекулы

,

для которой

единица измерения константы скорости реакции, исходя из анализа размерностей, будет равна: .

Итак, скорость реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов в степенях, называемых порядками реакции по реагентам.

Порядок химической реакции

Сумма порядков реакции по реагентам называется порядком реакции n:

, (7.4)

где порядок реакции по i реагенту.

Если реакция простая, т.е. протекает в одну стадию, то порядок реакции равен сумме стехиометрических коэффициентов:

,

где – коэффициент перед формулой i – вещества в уравнении реакции (стехиометрический коэффициент).

Если bB+dD=lL+mM протекает в одну стадию, то и и соответственно в этом случае кинетическое уравнение для указанной реакции примет вид:

(7.5)

и называется законом действующих масс для химической кинетики.

Для реакции образования иодида водорода:

, т.е. n=1+1=2.

Для многостадийных реакций порядки реакции по реагентам, как правило, не совпадают со стехиометрическими коэффициентами, а общий порядок реакции не равен сумме стехиометрических коэффициентов. В этом случае для расчёта скорости реакции используют кинетическое уравнение (7.3), а не его частный случай- закон действующих масс для кинетики (7.5).

Наиболее часто встречаются реакции первого, второго и иногда третьего порядка. Некоторые реакции имеют дробный порядок (0.5, 1.5). Реакции более высокого порядка чем третий не известны.

Итак, порядок простой (одностадийной) реакции равен сумме стехиометрических коэффициентов, а сложной (многостадийной) реакции ниже этой суммы.

Скорость реакции первого порядка характеризуется кинетическим уравнением

V=kc(7.6)

Первый порядок, например, имеют реакции диссоциации или разложения молекул:

По уравнению (7.2)

Приравнивая уравнения (7.2) и (7.6) и разделяя переменные, получаем:

Решение данного уравнения для начального условия приводит к выражению:

(7.7)

Подставляя уравнение (7.7) в (7.6), найдём

(7.8)

Как видно, концентрация реагентов и скорость реакции первого порядка уменьшается во времени по экспоненциальному закону.

Уравнение (7.7) можно записать в виде

(7.9а)

(7.9б)

Преобразуя уравнение (7.9а), найдём выражение для константы скорости реакции