Глава 17. Ключевые термины и уравнения¶

Ключевые термины¶

активированный комплекс (activated complex, also transition state): неустойчивое объединение исходных частиц, образующееся в ходе химической реакции; синоним — переходное состояние.
энергия активации ($E_a$) (activation energy): минимальная энергия, необходимая для того, чтобы реакция могла произойти.
уравнение Аррениуса (Arrhenius equation): математическое соотношение между константой скорости реакции, энергией активации и температурой.
средняя скорость (average rate): скорость химической реакции, рассчитанная как отношение измеренного изменения количества или концентрации вещества к интервалу времени, в течение которого это изменение произошло.
бимолекулярная реакция (bimolecular reaction): элементарная реакция, в которой участвуют две реагирующие частицы.
катализатор (catalyst): вещество, увеличивающее скорость реакции и при этом само не расходующееся в её ходе.
теория столкновений (collision theory): модель, объясняющая и предсказывающая кинетику реакций на основе энергии и ориентации столкновений молекул.
элементарная реакция (elementary reaction): реакция, протекающая в одну стадию точно так, как это отражено в её химическом уравнении.
предэкспоненциальный (частотный) множитель ($A$) (frequency factor): коэффициент пропорциональности в уравнении Аррениуса; связан с относительной долей столкновений, имеющих ориентацию, способную привести к образованию продукта.
период полупревращения реакции ($t_{1/2}$) (half-life of a reaction): время, за которое расходуется половина исходного количества реагента.
гетерогенный катализатор (heterogeneous catalyst): катализатор, находящийся в иной фазе, чем реагенты, и предоставляющий поверхность, на которой может протекать реакция.
гомогенный катализатор (homogeneous catalyst): катализатор, находящийся в той же фазе, что и реагенты.
начальная скорость (initial rate): мгновенная скорость химической реакции в момент $t = 0\ \text{с}$ (сразу после начала реакции).
мгновенная скорость (instantaneous rate): скорость химической реакции в произвольный момент времени; определяется как угловой коэффициент касательной к графику зависимости концентрации от времени в этой точке.
интегральный закон скорости (integrated rate law): уравнение, связывающее концентрацию реагента с прошедшим временем реакции.
интермедиат (intermediate): частица, образующаяся в одной стадии механизма реакции и расходуемая в одной из последующих стадий.
метод начальных скоростей (method of initial rates): распространённый экспериментальный приём определения законов скорости, заключающийся в измерении скорости реакции при различных начальных концентрациях реагентов.
молекулярность (molecularity): число реагирующих частиц, участвующих в элементарной реакции.
общий порядок реакции (overall reaction order): сумма порядков реакции по каждому из веществ, входящих в закон скорости.
константа скорости ($k$) (rate constant): коэффициент пропорциональности в законе скорости.
выражение скорости (rate expression): математическая запись скорости реакции как изменения количества, концентрации или давления реагентов и продуктов в единицу времени.
закон скорости (rate law, also rate equation, also differential rate law): математическое уравнение, отражающее зависимость скорости реакции от константы скорости и концентрации одного или нескольких реагентов.
скорость реакции (rate of reaction): мера того, насколько быстро протекает химическая реакция.
лимитирующая (скорость-определяющая) стадия (rate-determining step, also rate-limiting step): самая медленная элементарная реакция в механизме реакции; определяет скорость суммарной реакции.
диаграмма реакции (reaction diagram): диаграмма, применяемая в химической кинетике для иллюстрации различных свойств реакции.
механизм реакции (reaction mechanism): пошаговая последовательность элементарных реакций, посредством которых осуществляется химическое превращение.
порядок реакции (reaction order): значение показателя степени в законе скорости (например, нулевой порядок при показателе 0, первый — при 1, второй — при 2 и так далее).
тримолекулярная реакция (termolecular reaction): элементарная реакция, в которой участвуют три реагирующие частицы.
мономолекулярная реакция (unimolecular reaction): элементарная реакция, в которой участвует одна реагирующая частица.

Ключевые уравнения¶

Относительные скорости реакции для $\ce{aA -> bB}$:

\[ \text{скорость} = -\dfrac{1}{a}\,\dfrac{\Delta[A]}{\Delta t} = \dfrac{1}{b}\,\dfrac{\Delta[B]}{\Delta t} \]

Интегральный закон скорости для реакции нулевого порядка:

\[ [A]_t = -kt + [A]_0 \]

Период полупревращения реакции нулевого порядка:

\[ t_{1/2} = \dfrac{[A]_0}{2k} \]

Интегральный закон скорости для реакции первого порядка:

\[ \ln[A]_t = -kt + \ln[A]_0 \]

Период полупревращения реакции первого порядка:

\[ t_{1/2} = \dfrac{0{,}693}{k} \]

Интегральный закон скорости для реакции второго порядка:

\[ \dfrac{1}{[A]_t} = kt + \dfrac{1}{[A]_0} \]

Период полупревращения реакции второго порядка:

\[ t_{1/2} = \dfrac{1}{k\,[A]_0} \]