ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ И ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Мы видели, что одновременно с прямой реакцией всегда протекает обратная реакция и система стремится к состоянию равновесия. Часто скорость обратной реакции оказывается настолько малой, что ею можно пренебречь и допустить одностороннее протекание реакций.

Односторонне протекающие или необратимые газовые реакции в зависимости от числа молекул, вступающих в реакцию, классифициру­ют на:

Мономолекулярные реакции, в которых реагирует один род молекул, давая при этом одну или несколько новых молекул;

Бимолекулярные реакции, в которых взаимно реагируют две однородные или различные молекулы, давая одну или несколько новых молекул.

Совершенно также говорят о три молекулярных реакциях и т. д.

Для протекания мономолекулярной реакции достаточно, чтобы один род молекул пришел в реакционноспособное состояние. Би- и тримоле - кулярные реакции могут происходить при столкновении соответствующе­го числа реагирующих молекул.

Согласно кинетическим представлениям, двойное соударение про­исходит достаточно часто. Вероятность столкновения трех молекул зна­чительно меньше двойного соударения. Одновременное соударение четы­рех и более молекул маловероятно, поэтому элементарные реакции^ в которых участвует более трех молекул, маловероятны. Если по хими­ческому уравнению в реакции участвуют четыре молекулы или более,, то, вероятно, эта реакция будет совершаться последовательно через про­стые би - или тримолекулярные реакции.

Реакции, протекающие в соответствии с их стехиометрическими уравнениями, в виде распада одного рода молекул как мономолекуляр - ные или в результате двойного соударения как бимолекулярные и т. д. называются простыми (элементарными). Если же механизм реакции включает более одной элементарной реакции, то ее называют сложной реакцией.

Экспериментально найдено, что скорость многих реакций может быть представлена уравнением вида

—11Г = ЬСПл'С?- (5-4>

Сумма показателей степеней /21 + ^2+. • • называется порядком реак­ции.

В большинстве случаев, а в реакциях горения, как правило, поря­док реакции, найденный опытным путем, ниже, чем следует из стехио­метрического уравнения по числу молекул, участвующих в реакции. Так, например, реакция окисления СО, судя по стехиометрическому уравнению

2С0 + 02=2С02,

Должна являться реакцией третьего порядка. В действительности же на основании опытов выявлено, что скорость этой реакции описывается приведенным ниже кинетическим уравнением (5-39), из которого (а так­же см. § 8-4) видно, что она первого, порядка по СО, при этом скорость ее также зависит от содержания водяных паров. Соответствие порядка реакции с ее стехиометрическим уравнением встречается очень редко. Для элементарных реакций их порядок действительно соответствует стехиометрическому уравнению.

Следовательно, на основании стехиометрического уравнения ни в коем случае нельзя судить о действительном порядке сложной реак­ции. Для изучения реакции важно знать ее кинетическое уравнение и порядок.