Середня швидкість хімічної реакції

4. Залежність швидкості гетерогенної реакції від площі поверхні контакту реагентів

У гетерогенній системі реакція відбувається не в усьому об’ємі, а лише на межі розділу реагентів, бо тільки тут частинки різних фаз можуть зіштовхуватися між собою.

Чим більше площа поверхні, тим вище ймовірність зіткнення, тим вище швидкість реакції (мал. 1).

Мал. 1. Вплив площі поверхні контакту речовин на швидкість гетерогенної реакції

Збільшити площу поверхні контакту речовин можна шляхом зменшення розмірів частинок реагенту.

Уявіть собі куб, довжина кожної сторони якого становить 2 см. Площа однієї грані куба буде 2х2 = 4 см². Куб має шість граней, тому загальна площа поверхні становить 4 см 2x6 = 24 см².

Якщо розріжемо цей куб по горизонталі і вертикалі уздовж кожної грані, то отримаємо вісім кубиків з довжиною кожної сторони 1 см, площа поверхні якої 1 см х 1 см = 1 см². Уся площа поверхні кожного такого куба 6 см². Загальна площа поверхні восьми кубиків складає 6 см² x 8 = 48 см². Тобто загальна площа поверхні збільшилась у два рази (мал. 2).

Мал. 2. Вплив подрібнення речовин на загальну площу поверхні.

Тому, щоб збільшити площу поверхні частинок, тверді речовини, які беруть участь в гетерогенній реакції, подрібнюють. (Відео 1).

Наприклад, вугілля для приготування пороху розтирають в порошок. Рідину для реакції з газом розпилюють на дрібні крапельки: так, бензин за допомогою спеціального пристрою, що забезпечує розпилення, вприскують у карбюратор, де паливо змішується з повітрям.

Щоб розпалити багаття, під дрова підкладають дрібні скіпочки або хвою, а під них – зім’ятий папір, збільшуючи площу поверхні речовин, що легко спалахують, від яких і займається все багаття. Навпаки, гасіння пожежі водою полягає в зменшенні площі зіткнення палаючих предметів з повітрям.

На виробництві використовують так званий киплячий шар. Тверду речовину для підвищення швидкості реакції подрібнюють майже до стану пилу, а потім через нього пропускають знизу іншу речовину, як правило газоподібну.