Влияние площади поверхности на скорость реакции
Площадь поверхности влияет на скорость реакции, если реагенты находятся в разных фазах: чем больше площадь их соприкосновения, тем чаще происходят столкновения частиц и тем быстрее обычно идёт реакция.
Это влияние относится к гетерогенным реакциям, в которых вещества находятся в разных фазах, например твёрдое вещество реагирует с жидкостью или газом. У твёрдого вещества реакция идёт прежде всего на поверхности, соприкасающейся с другим реагентом. Поэтому измельчение твёрдого вещества увеличивает общую площадь контакта.
Здесь \(v\) — скорость реакции, а \(S\) — площадь поверхности соприкосновения. При неизменных прочих условиях можно записать \(v=kS\), где \(k\) зависит от природы веществ и других факторов скорости химической реакции. Такая зависимость является приближённой: на практике поверхность частиц может быть неодинаковой, а реакция — протекать не на всей доступной площади.
Кусочек мела реагирует с соляной кислотой медленнее, чем такое же количество измельчённого мела. Порошок имеет большую суммарную площадь поверхности, поэтому больше частиц кислоты одновременно соприкасается с карбонатом кальция. Выделение углекислого газа идёт быстрее.
Измельчение твёрдого вещества не увеличивает его количество и не является увеличением концентрации. Оно изменяет площадь поверхности контакта. Для веществ, полностью смешанных в одной фазе, этот фактор обычно не играет самостоятельной роли.
Какое действие быстрее приведёт к реакции цинка с кислотой при одинаковой массе цинка?
Главное
- Для гетерогенной реакции увеличение площади соприкосновения реагентов обычно повышает её скорость.
- Измельчение твёрдого вещества увеличивает суммарную поверхность контакта, но не количество вещества и не его концентрацию.
- При прочих равных условиях используют зависимость \(v \propto S\) или приближённо \(v=kS\).