Увеличение концентрации реагентов обычно увеличивает скорость реакции, поскольку для образования продуктов реакции присутствует большее количество реагирующих молекул или ионов. Это особенно верно, когда концентрации низкие и мало молекул или ионов реагируют. Когда концентрации уже высоки, часто достигается предел, когда увеличение концентрации мало влияет на скорость реакции. Когда задействованы несколько реагентов, увеличение концентрации одного из них может не повлиять на скорость реакции, если недостаточно других реагентов. В целом, концентрация - это только один фактор, влияющий на скорость реакции, и взаимосвязь обычно не является простой или линейной.

Как меняется скорость реакции

В типичной химической реакции несколько веществ реагируют с образованием новых продуктов. Вещества могут быть объединены в виде газов, жидкостей или в растворе, и то, сколько присутствует каждого реагента, влияет на скорость реакции. Зачастую одного реагента более чем достаточно, и скорость реакции зависит от других присутствующих реагентов. Иногда скорость реакции может зависеть от концентрации всех реагентов, а иногда присутствуют катализаторы и помогают определить скорость реакции. В зависимости от конкретной ситуации изменение концентрации одного реагента может не иметь никакого эффекта.

Например, в реакции между магнием и соляной кислотой магний вводится в виде твердого вещества, в то время как соляная кислота находится в растворе. Как правило, кислота реагирует с атомами магния из металла, и когда металл разъедается, реакция продолжается. Когда в растворе содержится больше соляной кислоты, а концентрация выше, у металла расходуется больше ионов соляной кислоты, и реакция ускоряется.

Аналогичным образом, когда карбонат кальция реагирует с соляной кислотой, увеличение концентрации кислоты ускоряет скорость реакции, пока присутствует достаточное количество карбоната кальция. Карбонат кальция представляет собой белый порошок, который смешивается с водой, но не растворяется. Поскольку он реагирует с соляной кислотой, он образует растворимый хлорид кальция и выделяется углекислый газ. Увеличение концентрации карбоната кальция, когда в растворе уже содержится много, не влияет на скорость реакции.

Иногда реакция зависит от катализаторов. В этом случае изменение концентрации катализатора может ускорить или замедлить реакцию. Например, ферменты ускоряют биологические реакции, а их концентрация влияет на скорость реакции. С другой стороны, если фермент уже полностью использован, изменение концентрации других веществ не будет иметь никакого эффекта.

Как определить скорость реакции

Химическая реакция истощает реагенты и создает продукты реакции. В результате скорость реакции может быть определена путем измерения того, как быстро расходуются реагенты или сколько образуется продукта реакции. В зависимости от реакции обычно легче всего измерить одно из наиболее доступных и легко наблюдаемых веществ.

Например, в приведенной выше реакции магния и соляной кислоты в результате реакции образуется водород, который можно собирать и измерять. Для реакции карбоната кальция и соляной кислоты с образованием диоксида углерода и хлорида кальция также можно собирать диоксид углерода. Более простым способом может быть взвешивание реакционного контейнера, чтобы определить, сколько углекислого газа было выделено. Измерение скорости химической реакции таким способом может определить, изменило ли изменение концентрации одного из реагентов скорость реакции для конкретного процесса.