Елементарни химични реакции

Нека имаме проста химична реакция с едно изходно вещество А, което се превръща в някакви продукти. Можем да класифицираме тази реакция според нейната молекулност, което отчита броя на участващите молекули. Когато имаме само една молекула А, от която се получават продуктите, това е мономолекулна реакция. Имаме само една молекула, затова я наричаме моно(едно)молекулна реакция. Сега да запишем кинетичното уравнение за скоростта. Знаем, че скоростта на реакцията е равна на скоростната константа К по концентрацията на реагентите. И тъй като имаме само едно изходно вещество, това е по концентрацията на А. За степенните показатели, можем да вземем коефициентите от химичното уравнение на процеса, и да ги превърнем в степени. Тук имаме коефициент 1, значи това е едно. Това важи само за прости реакции в една стъпка. Не можеш да направиш това за обобщено химично уравнение, където имаме сложен механизъм на реакцията, както ще видим в следващото видео. Но за подобни елементарни реакции може да го направим. Значи скоростта на реакцията е равна на скоростната константа К, по концентрацията на А на първа степен. Тази мономолекулна реакция е от първи порядък за А. Сега да видим друга реакция. Една молекула А плюс една молекула В образуват някакви продукти. Тук участват две молекули. Това е бимолекулна реакция. Записвам бимолекулна. Нека си представим тези две молекули, които се сблъскват в пространството. Молекула А ще се сблъска с молекула В, за да се получат продуктите. И е логично, че скоростта на образуване на продуктите зависи от това колко често А ще се сблъсква с В. Това зависи от концентрацията на А и В. Ако увеличим концентрацията на А и В, ще увеличим честотата на сблъсъците и следователно ще се увеличи общата скорост на реакцията. Затова, когато пишем кинетичното уравнение, скоростта на реакцията, е равна на скоростната константа К по концентрацията на А, и понеже това е проста реакция в една стъпка, можем да вземем коефициента му и да го сложим като степенен показател. Така че по концентрацията на А на първа степен, по концентрацията на В, и отново, можем да вземем коефициента на В, който е 1, и да го използваме като степенен показател. И сега имаме кинетичното уравнение за тази бимолекулна реакция. Нека да видим друга бимолекулна реакция. Този път ще имаме две молекули А, които реагират, за да се получат продуктите. Можем да кажем, че А плюс А дават нашите продукти, или че 2А дава нашите продукти. И двете са верни. Ще се придържам към първия вариант, където има коефициент едно тук, и коефициент едно тук, така че нека запишем кинетичното уравнение за тази бимолекулярна реакция, скоростта е равна на скоростната константа К по концентрацията на А, и поглеждаме коефициента тук, който е едно, затова тук имаме първа степен, и това е по концентрацията на А отново, отново поглеждаме коефициента и поставяме първа степен. И тук сега получаваме, че скоростта е равна на скоростната константа К по концентрацията на А, получаваме втора степен. А на първа степен по А на първа степен е равно на А на втора степен. Ако използваме втория вариант, където имаме 2А, отново нашият коефициент става степенен показател. Това е друг пример за бимолекулна реакция. И накрая да видим една реакция, в която участват три молекули. 1А плюс 1В плюс 1С дават нашите продукти. Значи една молекула А плюс една молекула В плюс една молекула С. Тук участват три молекули, затова е тримолекулна реакция. За да протече в една стъпка, и трите молекули трябва да се сблъскат едновременно. Ако имаме А, В и С, и трите трябва да се сблъскат в една точка в един момент. Това е доста рядко, ако се замислиш, да се опитаме да съберем три молекули едновременно да се сблъскат, това е доста трудно да се случи. Затова тези тримолекулни реакции са редки, но можем да запишем закона за действие на масите. Значи скоростта на реакцията е равна на скоростната константа по концентрацията на А, тук има коефициент едно, така че това е на първа степен, по концентрацията на В, отново на първа степен, по концентрацията на С, която също е на първа степен. За тези кинетични уравнения за елементарни реакции, можем да ползваме коефициентите като степенни показатели. В следващото видео ще видиш, че ние не трябва да правим това, не можем да гледаме химичното уравнение на реакция с някакъв конкретен механизъм на протичане и да ползваме коефициентите в кинетичното уравнение. Законът за действие на масите се установява експериментално.