Глава 17. КИНЕТИКА СЛОЖНЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

До сих пор рассматривались лишь простые реакции, т.е. такие процессы, в которых имело место только одно превращение (преодоление только одного потенциального барьера вдоль координаты реакции). Такая ситуация встречается довольно редко. Рассмотрим три более сложных примера.

ОБРАТИМЫЕ РЕАКЦИИ

Как отмечалось выше, большинство химических реакций в той или иной степени обратимы, т.е. следует учитывать как прямую, так и обратную реакцию (рис. 17.1).

Рис. 17.1. Энергетическая схема обратимой реакции

На рис. 17.1 координата реакции - сложная функция межъядерных расстояний. Для обратимой реакции первого порядка в соответствии с принципом независимости:

Общая скорость обратимой реакций в соответствии с принципом независимости определяется уравнением:

В состоянии равновесия скорости прямой и обратной реакций совпадают (рис. 17.2), так что

Рис. 17.2. Зависимость скоростей прямой и обратной реакции во времени

Из рис. 17.2 и 17.3 следует, что:

где К_равн. - константа равновесия реакции.

Рис. 17.3. Зависимость концентраций прямой и обратной реакции от времени

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

Иногда исходные вещества реагируют сразу по нескольким направлениям. Например, известно, что бертолетова соль при умеренном нагревании разлагается по двум направлениям:

Такие реакции называются параллельными. Рассмотрим простейший случай двух параллельных необратимых мономолекулярных реакций,

константы скоростей которых (k₁ и k₂) определяются (при прочих равных условиях) уравнением Аррениуса различных по природе взаимодействий (рис. 17.4).

Рис. 17.4. Энергетическая диаграмма различных по природе параллельных реакций

Тогда в соответствии с основным постулатом химической кинетики скорости этих реакций будут равны (рис. 17.5):

Рис. 17.5. Зависимость концентрации от времени для продуктов и реагентов параллельной реакции