Давайте рассмотрим, как изменение объема реакционного сосуда влияет на скорость химической реакции. В данном случае речь идет о реакции:
Когда объем реакционного сосуда уменьшается, концентрации всех газообразных компонентов увеличиваются. Это связано с уравнением состояния идеального газа , где — давление, — объем, — количество вещества, — универсальная газовая постоянная, и — температура.
При постоянной температуре и количестве вещества, если объем уменьшается, давление увеличивается. Так как концентрация газа определяется как , то при уменьшении объема в 3 раза, концентрации всех газов увеличатся в 3 раза.
Скорость реакции для газов часто подчиняется закону действующих масс, который можно выразить следующим образом для данной реакции:
^2 ]
где — скорость реакции, — константа скорости, и — концентрации реагентов NO и соответственно.
Если объем уменьшается в 3 раза, концентрации и увеличиваются в 3 раза:
{\text{нов}} = 3{\text{стар}} ]
_{\text{нов}} = 3_{\text{стар}} ]
Теперь подставим новые концентрации в уравнение скорости:
)^2 ]
^2 \cdot 3 ]
^2 ]
Таким образом, новая скорость реакции будет в 27 раз больше первоначальной скорости:
[ v{\text{нов}} = 27v{\text{стар}} ]
Итак, при уменьшении объема реакционного сосуда в 3 раза, концентрации реагентов увеличиваются в 3 раза, и, как следствие, скорость реакции возрастает в 27 раз.