Швидкість хімічної реакції - зміна кількості одного з реагуючих речовин за одиницю часу в одиниці реакційного простору.

На швидкість хімічної реакції впливають такі чинники:

• природа реагуючих речовин;
• концентрація реагуючих речовин;
• поверхню зіткнення реагуючих речовин (в гетерогенних реакціях);
• температура;
• дію каталізаторів.

Теорія активних зіткнень дозволяє пояснити вплив деяких факторів на швидкість хімічної реакції. Основні положення цієї теорії:

• Реакції відбуваються при зіткненні частинок реагентів, які володіють певною енергією.
• Чим більше частинок реагентів, чим ближче вони один до одного, тим більше шансів у них зіткнутися і прореагувати.
• До реакції призводять лише ефективні зіткнення, тобто такі при яких руйнуються або послаблюються «старі зв'язки» і тому можуть утворитися «нові». Для цього частинки повинні мати достатню енергією.
• Мінімальний надлишок енергії, необхідний для ефективного зіткнення часток реагентів, називається енергією активації Е а.
• Активність хімічних речовин проявляється в низькій енергії активації реакцій з їх участю. Чим нижче енергія активації, тим вище швидкість реакції. Наприклад, в реакціях між катіонами і аніонами енергія активації дуже мала, тому такі реакції протікають майже миттєво

При підвищенні концентрації реагуючих речовин швидкість реакції зростає. Для того щоб вступити в реакцію, дві хімічні частинки повинні зблизитися, тому швидкість реакції залежить від числа зіткнень між ними. Збільшення числа частинок в даному обсязі призводить до більш частих зіткнень і до зростання швидкості реакції.

До збільшення швидкості реакції протікає в газовій фазі призведе підвищення тиску або зменшення обсягу, займаного сумішшю.

На основі експериментальних даних в 1867 р норвезькі вчені К. Гульдберг, і П Вааге і незалежно від них в 1865 р російський вчений Н.І. Бекетов сформулювали основний закон хімічної кінетики, що встановлює залежність швидкості реакції від концентрацій реагуючих речовин-

Закон діючих мас (ЗДМ):
Швидкість хімічної реакції пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин, взятих у ступенях рівних їх коефіцієнтам в рівнянні реакції. ( «Діюча маса» - синонім сучасного поняття «концентрація»)

АА + ВВ = CС + dD, де k - константа швидкості реакції

ЗДМ виконується тільки для елементарних хімічних реакцій, що протікають в одну стадію. Якщо реакція протікає послідовно через кілька стадій, то сумарна швидкість всього процесу визначається самою повільною його частиною.

Вирази для швидкостей різних типів реакцій

ЗДМ відноситься до гомогенним реакцій. Якщо реакція геторогенная (реагенти знаходяться в різних агрегатних станах), то в рівняння ЗДМ входять тільки рідкі або тільки газоподібні реагенти, а тверді виключаються, впливаючи тільки на константу швидкості k.

Молекулярність реакції - це мінімальне число молекул, що беруть участь в елементарному хімічному процесі. За молекулярної елементарні хімічні реакції поділяються на молекулярні (А →) і бімолекулярні (А + В →); тримолекулярного реакції зустрічаються надзвичайно рідко.

Швидкість гетерогенних реакцій

• Залежить від площі поверхні зіткнення речовин, тобто від ступеня подрібнення речовин, повноти змішування реагентів.
• Приклад - горіння деревини. Ціле поліно горить на повітрі порівняно повільно. Якщо збільшити поверхню зіткнення дерева з повітрям, розколів поліно на друзки, швидкість горіння збільшиться.
• Пірофорному залізо висипають на лист фільтрувального паперу. За час падіння частки заліза розжарюються і підпалюють папір.

У XIX столітті голландський учений Вант-Гофф досвідченим шляхом виявив, що при підвищенні температури на 10 ° С швидкості багатьох реакцій зростають в 2-4 рази.

Правило Вант-Гоффа

При підвищенні температури на кожні 10◦С швидкість реакції збільшується в 2-4 рази.

Тут γ (грецька буква «гамма») - так званий температурний коефіцієнт або коефіцієнт Вант-Гоффа, приймає значення від 2 до 4.

Для кожної конкретної реакції температурний коефіцієнт визначається дослідним шляхом. Він показує, у скільки саме разів зростає швидкість даної хімічної реакції (і її константа швидкості) при підвищенні температури на кожні 10 градусів.

Правило Вант-Гоффа використовується для наближеної оцінки зміни константи швидкості реакції при підвищенні або зниженні температури. Більш точне співвідношення між константою швидкості і температурою встановив шведський хімік Сванте Арреніус:

Чим більше Ea конкретної реакції, тим менше (при даній температурі) буде константа швидкості k (і швидкість) цієї реакції. Підвищення Т призводить до збільшення константи швидкості, це пояснюється тим, що підвищення температури призводить до швидкого збільшення числа «енергійних» молекул, здатних долати активаційний бар'єр Ea.

Можна змінити швидкість реакції, використовуючи спеціальні речовини, які змінюють механізм реакції і направляють її по енергетично більш вигідним шляху з меншою енергією активації.

Каталізатори - це речовини, які беруть участь в хімічній реакції і збільшують її швидкість, але після закінчення реакції залишаються незмінними якісно і кількісно.

Інгібітори - речовини, що уповільнюють хімічні реакції.

Зміна швидкості хімічної реакції або її напрямки за допомогою каталізатора називають катализом.