В химии существуют такие термины как гетерогенная реакция и гомогенная реакция. Для понимания этих явлений, нужно обратиться к значению слов.
«Гетерогенность» трактуется как разнородность по структуре. Гомогенные вещества наоборот составляют единое целое, то есть однородность.
Примером гетерогенной смеси является вода и жир, а раствор поваренной соли относится к гомогенному соединению.
Что такое гетерогенные реакции
Гетерогенными реакциями ученые называют взаимодействия разнородных составляющих, то есть находящихся в различных фазах.
Термическое разложение солей на газообразные и твердые продукты — типичный пример гетерогенной реакции:
СаСО3 -> СаО + СО2,
где известняк (карбонат кальция) разлагается на оксид кальция и углекислый газ.
Другие примеры: восстановление оксидов металлов при помощи углерода или водорода:
РbО + С -> Рb + СО.
Растворение в кислоте металла записана формулой:
Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + Н2.
Для гетерогенных реакций характерным моментом является участие конденсированных фаз (то есть образований, которые, в зависимости от входящих в состав атомов или молекул, можно смоделировать разными способами).
Это создает трудности перемешивания и кинетики полученных продуктов. При этом возможно получение такого состояния, когда молекулы реагентов активируются на границе раздела фаз.
Одним из примеров гетерогенных процессов – разложение паров этилового спирта. Это первая реакция из органической химии, которая была изучена.
Как отличить гомогенную от гетерогенной реакции
Для гетерогенной реакции характерно следующее явление: реагенты, участвующие в процессе, состоят в разных фазах.
Это значит что в объеме, где находятся две или несколько фаз, взаимодействие протекает на границе раздела.
В гомогенном процессе вещества находятся в одной из фаз (жидкой, твердой либо газообразной), и зоной протекания служит весь объем.
Гетерогенные реакции, в зависимости от агрегатного состояния исходных веществ, бывают следующих типов:
Скорость гетерогенной реакции и влияющие на нее факторы
На скорость гетерогенных химических процессов влияют разные факторы.
Рассмотрим их подробнее.
Концентрация реагентов
С повышением концентрации веществ они сильнее взаимодействуют. Концентрированная кислота реагирует с цинком намного быстрее, чем разбавленная.
Природа реагирующих веществ
Скорость протекания химических процессов зависит от природы реагентов. По-другому можно сказать, что разные вещества взаимодействуют между собой с разной скоростью.
К примеру, цинк мгновенно вступает в реакцию с соляной кислотой, а железо будет реагировать с ней гораздо медленнее.
Увеличение поверхности реагентов повышает скорость гетерогенных реакций. Для этого твердые элементы измельчают. Пример: чтобы железо и сера вступили во взаимодействие, железо превращают в опилки.
Температура исходных веществ
Температура существенно повышает скорость реакции. Некоторые вещества при повышении температуры всего на 10 градусов начинают вступать в реакцию быстрее от 2 до 4 раз.
Наличие катализатора
Для повышения скорости протекания процессов применяют катализаторы. При этом они сами не расходуются.
Например, при добавлении оксида марганца происходит бурный распад перекиси водорода 2H2O2 = 2H2O + O2↑
Остающийся на дне оксид марганца можно использовать еще раз.
Ингибиторами называются вещества, которые, в отличие от катализаторов, замедляют скорость взаимодействия.
Катализаторами биологических процессов являются белки. Их еще называют энзимами.
Примеры решения задач
Задача 1
Твердый малорастворимый электролит, растворяясь, устанавливает равновесие:
Са3(РО4)2 ↓ ↔ 3Са 2+ + 2PO4 3-.
По закону действующих масс, для этого состояния составляется уравнение, чтобы найти произведение растворимости (ПР):
ПР = [Са 2+] 3[PO4 3-]2 / [Са3(РО4)2 ].
Величина [Са3(РО4)2] = const, и ПР(Са3(РО4)2) = [Са 2+] 3[PO4 3-]2.
Задача 2
Определить процессы, происходящие в растворе с ионами Cl, Br, J при добавлении катиона Ag.
