Необходимым условием того, чтобы между частицами исходных веществ произошло химическое взаимодействие, является их столкновение друг с другом, т.е. соударение частиц.
Поэтому скорость реакции пропорциональна числу соударений, которые претерпевают молекулы реагирующих веществ.
Запишем реакцию в общем виде:
А + В ® С + D
А и В – исходные вещества;
С и D – продукты реакции.
Число соударений тем больше, чем выше концентрация каждого из исходных веществ или чем больше произведение концентраций реагирующих веществ:
[А] и [В] – концентрация реагирующих веществ (жидких или газообразных), моль/л;
- скорость прямой реакции; 
- константа скорости прямой реакции.
Это соотношение выражает закон действующих масс, открытый опытным путем норвежскими учеными К. Гульдбергом и П. Вааге в 1867 году.
При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ.
В реакциях чаще одновременно сталкиваются две частицы. Гораздо реже происходит столкновение одновременно трех частиц;
2А + В ® А2В
Тогда выражение для скорости реакции в соответствии с законом действующих масс будет записано следующим образом:
.
В общем виде для реакции
аА + bB ® cC + dD, где
a, b, c, d – стехиометрические коэффициенты, скорость прямой реакции выразится формулой:
.
Более точная формулировка закона действующих масс:
При постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, возведенные в степени, равные их стехиометрическим коэффициентам.
Особо следует сказать о константе скорости химической реакции (k).
Константа скорости химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, от температуры и от присутствия катализаторов, но не зависит от концентрации веществ.
Физический смысл константы скорости химической реакции: она численно равна скорости реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных 1 моль/л.
Приведем несколько примеров.
Реакция протекает в газовой фазе.
2NO + O2 ® 2NO2
.
В случае гетерогенных реакция в уравнение закона действующих масс входят концентрации только тех веществ, которые находятся в газовой фазе или в растворе. Концентрация твердых веществ обычно представляет собой постоянную величину и поэтому входит в константу скорости реакции, т.е. в выражении для скорости реакции концентрация твердых веществ формально не учитывается.
С(тв) + О2 ® СО2
СаСО3 (кр) ® СаО (кр) + СО2
Для сложных реакций, например, реакций горения можно записать только формальное кинетическое уравнение (выражение для скорости реакции):
С3Н8 + 5О2 ® 3СО2 + 4Н2О
.
Однако следует помнить, что данное уравнение не отражает механизма реакции.
Молекулярность реакции
Молекулярностью реакции называется число молекул реагентов, участвующих в простой реакции, состоящей из одного молекулярного акта.
Большинство элементарных реакций имеют молекулярность один или два, хотя некоторые реакции протекают при одновременном столкновении трех реагентов, а в редчайших случаях – четырех.
| Реакции | ||
| мономолекулярные | бимолекулярные | |
| Определение | Реакции, в которых участвует единственная молекула реагента | Реакции, в которых две одинаковые или неодинаковые молекулы реагентов взаимодействуют с образованием продуктов реакции |
| Схемы реакций | А ® В А ® В + С | А + В ® AB 2A ® A2 A + B ® С + D 2А ® С + D |
| Примеры реакций и кинетические уравнения | Реакции изомеризации
HCN D HNC
| Реакции соединения
Н2 + I2 ® 2HI
|
Реакции разложения
N2O5 ® 2NO2 + 0,5O2
| Реакции обмена
NaCl + AgNO3 ® AgCl+ NaNO3
|
Тримолекулярные реакции встречаются очень редко, т.к. вероятность одновременного столкновения трех молекул невелика. Примеры таких реакций
| 2NO + O2 ® 2NO2
| 2I×+ H2 ® 2HI
|
Порядок реакции
Порядок реакции определяется кинетическим уравнением реакции и равен сумме показателей степеней при концентрациях в этом уравнении.
В общем виде для реакции
аА + bB + cC ® dD + еЕ, где
a, b, c, d, е – стехиометрические коэффициенты, скорость прямой реакции выразится формулой:
.
| Порядок реакции | Примеры | Кинетическое уравнение |
| Нулевой 0 | 2KClO3 (тв) ® 2KCl (тв) + 3O2 |
|
| Первый I | Cl2 ® Cl× + Cl× | 
|
| Второй II | C2H4 + HI ® C2H5I | 
|
Порядок и молекулярность совпадают в том случае, если взаимодействие протекает в одну стадию и в соответствии с уравнением реакции. Однако во многих случаях эти условия не выполняются и порядок реакции не равен молекулярности.
(Все определения, формулы, графики и уравнения реакций даются под запись.)
