Розділ хімії, що вивчає швидкість перебігу різних хімічних реакцій, називається хімічною кінетикою. Одним з основних понять хімічної кінетики – є швидкість хімічної реакції.
Швидкість гомогенної реакції визначається зміною кількості будь-якої з вихідних речовин або кінцевих продуктів реакції за одиницю часу, віднесену до одиниці об'єму
v = (1/V) dn/dt
де V – об'єм, n – кількість речовини, t – час.
Враховуючи, що n/V = c, для гомогенних реакцій можна записати так:
v = dс/dt
Швидкість гомогенної реакції визначається зміною концентрації будь-якої з вихідних речовин або кінцевих продуктів реакції за одиницю часу
Швидкість хімічної реакції залежить від природи реагуючих речовин, їх концентрації, температури, а також від наявності каталізатора тощо.
Закон дії мас:
Швидкість хімічної реакції за сталої температури прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин у ступенях, що дорівнюють їхнім стехіометричним коефіцієнтам.
Для реакції:
аА + вВ = продукти,
(де а і в стехіометричні коефіцієнти),
швидкість реакції описується кінетичним рівнянням:
v = k caA cbB ,
де, k—коефіцієнт пропорційності, що називається константою швидкості реакції. Константа швидкості реакції не залежить від концентрацій реагуючих речовин, але залежить від природи речовин, наявності каталізатора і температури. Константа швидкості відповідає швидкості реакції при концентрацій реагуючих речовин, що дорівнюють 1 моль/л. (Якщо С=1, то v = k)
Закон дії мас справедливий для простіших реакцій. Для складних (багатостадійних) реакцій покажчики ступеня не дорівнюють стехіометричним коефіцієнтам, їх треба визначати експериментально. В такому випадку визначені покажчики ступеня називають порядком реакції.
Приклад 13.
Як зміниться швидкість реакції 2H2 + O2 = 2H2O, якщо тиск в системі збільшити у два рази?
Розв'язання.
Для газів концентрація речовин прямо пропорційна до тиску. Згідно з законом діючих мас V = k ´ С(H2) 2 ´ С(O2).
Позначимо початкові концентрації водню - a; кисню - b.
V1 = k ´ а2 ´ b.
Після збільшення тиску в два рази концентрація водню буде - 2а; кисню - 2b.