Za pravilne kemijske reakcije je pomembno poznati pogoje, pod katerimi se pojavljajo. Homogen medij reagentov omogoča določitev hitrosti njihove interakcije. Obstajajo posebni dejavniki, ki lahko upočasnijo ali pospešijo homogene reakcije.
Kemične interakcije lahko zaradi velikega števila kriterijev razdelimo v različne skupine.
Obstajajo naslednji znaki:
Gre za homogeni sistem, v katerem so kemijske in fizikalne lastnosti komponent na kateri koli točki konstantne, in če se spreminjajo, potem z neprekinjenim tempom, brez pojava ostrih skokov. Vsi njegovi deli nimajo ločevanja površin. Torej teči homogeno kemijske reakcije.
Prisotnost več reagentov v homogeni fazi ni mogoče vizualno določiti ali mehansko ločiti. Ta lastnost je možna zaradi enakomerne porazdelitve sestavljenih delcev ene komponente v drugi.
Primeri homogenih faz vključujejo plinske zmesi, zamrznjeno vodo in raztopine v tekoči ali trdni obliki.
Imenujejo se tudi homofazne reakcije. To so procesi, ki se odvijajo v območju enega homogenega medija, reagirajoče komponente in nastali produkti pa so v stalnem stanju.
Homogene reakcije imajo vrednosti, ki ostajajo enake, in če se spremenijo, potem s stalno hitrostjo.
Kadar se procesi odvijajo na območju ločevanja dveh faz, se imenujejo heterogeni.
Če so reakcije večstopenjske, so lahko mešanega tipa. V njih potekajo začetne faze v homogenem mediju in končni procesi v heterogeni fazi. Takšne interakcije se najpogosteje pojavljajo v naravi.
Ti vključujejo proces kloriranja molekul metana v plinastem okolju. Ta reakcija poteka pri visokih temperaturah ali pri izpostavljenosti ultravijoličnemu sevanju. Zaradi mešanja metana in klora se pojavi fazna interakcija eksotermnega tipa.
Vmesni produkti so plinaste snovi, ki vključujejo molekule klorometana, diklorometana, triklorometana, vodikovega klorida. Med reakcijo poteka postopna zamenjava vodikovih atomov v metanu z atomi klora. Končna snov je ogljikov tetraklorid. Vse faze potekajo v plinskem mediju, ki ga označuje puščica navzgor. Shematsko ta postopek izgleda takole:
H2CH2 + ClCl2H2CHCl2 + HCl
H 2 CHCl + ClCl ^ HzCCl2 + HCl
H 2 CC 2 2 + ClCl HC HCCl 3 HC + HCl
HCl 3 Cl + ClCl CC → CCl4 + HCl
Obstajajo tudi enostopenjske homogene reakcije. Primeri takšnih interakcij so navedeni spodaj.
Procesi homofaze vključujejo:
Homogene reakcije se pogosto pojavljajo v tekočem mediju. Ti vključujejo postopke halogeniranja, delitev različnih kompleksnih spojin na enostavnejše ali radikalne, zamenjavo nekaterih atomov z drugim nukleofilnim ali elektrofilnim tipom, izločanje delov molekule ali njihovo preureditev, podaljšanje verige zaradi polimerizacije, oksidativne interakcije. Posledično se oblikujejo tekoči proizvodi.
Potek postopka lahko traja v različnih časovnih intervalih. Pomembna značilnost te interakcije je hitrost homogene reakcije. Predstavlja numerično vrednost, ki določa spremembo koncentracije katerega koli reagenta v določenem časovnem obdobju.
Lahko jo označimo drugače: kot vrednost, ki vzpostavi spremembo števila interakcijske komponente v danem obsegu v določenem času. Glavni pogoj je odsotnost množične spremembe v sistemu.
Pri izračunu hitrosti reakcije v homogenem mediju (označenem kot Vi) uporabimo zmanjšanje ali povečanje molarne količine reaktanta (C i ) v določenem času (t). Obstaja posebna formula za izračun:
V i = ± C i / t.
Za kemični proces HCl + NaOH → NaCl + H 2 O lahko hitrost pretoka določimo z zmanjšanjem koncentracije vsakega reagenta. (klorovodikova kislina ali natrijevega hidroksida) ali s povečanjem količine produktov pretvorbe (natrijev klorid ali voda) v časovnem obdobju v stalnih temperaturnih pogojih.
Da bi določili hitrost homogenih reakcij, se koncentracija vzame v molih na liter, čas pa se meri v sekundah. Izračun je naslednji:
V i = ± C i / t = - [HCl] / t = - [NaOH] / t = [NaCl] / t = [H20] / t.
Reakcija je homogena, pri čemer je hitrost določenega postopka neposredno sorazmerna z dano snovjo na enoto prostornine. Več kot je vključenih molekul, hitrejša je interakcija.
Glavni dejavniki, ki vplivajo na hitrost procesov v homogenem mediju, so koncentracija reagentov in reakcijskih produktov, njihova kemijska narava, temperaturni pogoji, tlak v reakcijskem volumnu ter prisotnost pospeševalcev, ki katalizirajo spremembe.
Odvisnost hitrosti reakcij pri segrevanju je določil znanstvenik Vant-Hoff. Po njegovem mnenju vsak dvig temperature za 10 ° poveča hitrost v homogenih reakcijah za 2 ali 4 krat. V toplejšem okolju se molekule začnejo aktivneje gibati, trčijo med seboj, kar vodi do njihove interakcije.
Sčasoma potekajo homogene reakcije z različno intenzivnostjo, zato so lahko njihove hitrosti resnične (v določenem trenutku) in povprečne, kar je treba upoštevati pri izračunih.