Joomla Software solutions Template

Payday loan

ХИМИЧНА КИНЕТИКА

Химичната кинетика е област от химическата наука, която изучава скоростта на химичните реакции и особеностите на протичането им, хода на химичното превръщане. При промишленото производство на различни химични продукти е много важно да се знаят закономерностите за протичането на реакциите във времето, т. е. зависимостта на скоростта им и на добива на продуктите от температурата, налягането, концентрация­та на реагентите и от примесите. Но изучава­нето на кинетиката на реакциите е необходи­мо не само за най-доброто организиране на технологичния процес. То има голямо значение и за създаването на обща теория на реакционната способност.

Броят на известните в природата и в техниката химични процеси е много голям. Едни от тях, например окислението на бронза на въздуха, протичат за векове, други — горенето на органични вещества — доста бързо. А разлагането на взривните вещества протича за милионни части от секундата. Независимо от разнообразието на химичните процеси (а към тях следва да се отнесат и протичащите в живите организми) в осно­вата им лежат преместванията на електроните от външните валентни електронни слоеве на атомите. Броят на различните видове частици, които определят принципните особе­ности на различните химични реакции, не е голям. Това са молекулите, атомите, йони­те, свободните радикали и др. Общите теоре­тични основи на химичната кинетика- се основават на свойствата на тези частици.

Основата на химичната кинетика е създаде­на преди около 100 години, през 80-те години на XIX в., от холандския физикохимик Я. Вант-Хоф и от шведския учен С. Арениус, които откриват закономерностите за връзка­та на скоростта на реакциите с концентрация­та на реагентите и температурата. Тези зако­номерности отначало получават обяснение с помощта на молекулно-кинетичната теория на газовете, а след възникването на квантова­та механика и на статистическата физика през 20-те години на нашия век с помощта и на тези физични теории.

Основна за химичната кинетика е предста­вата, че изходните вещества, които влизат в химичната реакция, извънредно рядко се превръщат непосредствено в нейните продукти. В повечето случаи реакцията протича през редица последователни или паралелни стадии, в които се образуват и се изразходват междинните вещества. Броят на последователните стадии може да бъде много голям: при верижните реакции те са десетки и стотици хиляди. Времето на живот на междинните вещества е доста разнообразно. Някои са напълно стабилни, дори могат да бъдат изолирани от реакцион­ната смес. Обикновено това са молекули или комплекси. Други, например свободните радикали, съществуват за части от секундата и практически не могат да бъдат изолирани.

С натрупването на знания и с развитието на химичната кинетика като самостоятелен дял от нея се отделя учението за отделните класове реакции. Така например методите за изследване на кинетичните закономерно­сти на реакциите в газова фаза съществено се отличават от методите, разработени за реакциите, които протичат в течни или твър­ди среди. Спецификата на каталитичните реакции е толкова голяма, че тяхното изучаване се превръща в самостоя­телен проблем. Кинетиката на реакциите за образуване и разрушаване на полимерите също е отделна област на химичната наука. Въз основа на данните за механизма и кине­тичните константи на реакцията (т. е. стойно­стите на скоростта на реакцията, големините на активиращите енергии и др.) става възможно да се предвижда структурата на образуващите се макромолекули.

Важна роля играе химичната кинетика при изучава­не процесите на горенето и на взрива, чиято скорост е много голяма. През 40-те години на XX в. методите на химичната кинетика започват да се използуват и в биологията, което довежда до създаването на научните основи за получаването на лекарствени препарати.

На фигурата към тази статия схематично е показано изменението на енергията, което придружава всяка химична реакция. За да протече химично взаимодействие при срещата на реагиращите частици, те трябва да преминат през междинното състояние, което се характеризира с максимум на потенциалната енергия за времето на целия път на реакцията. То се нарича преходно състояние или активен ком­плекс.

За образуване на активния комплекс молекулите на изходните реагенти  трябва да притежават активираща енергия. От схемата се вижда, че за обратната реакция молекулите на продукта натрупват активиращата енергия на обратната реакция. Разликата между активиращите енергии на обратната и на правата реакция е равна на изменението на енталпията на изходните реагенти и на продуктите.

И до днес кинетичните пресмятания се правят въз основа на експериментално намерените стойности на кинетичните кон­станти. Принципно възможно е обаче такива пресмятания да се направят, като се излезе непосредствено от свойствата на реагиращите молекули. С това се занимава разделът на химичната кинетика, който се нарича теория на абсолютните реак­ционни скорости.