化學反應所以能夠發(fā)生,是因為組成反應物的分子中各原子間的化學鍵破裂,而重新組成生成物的分子中各原子間的化學鍵。這種鍵的破裂需要能量。因物質結構的不同,所以參加化學反應各物質的結構決定反應速率的重要原因。

　　催化劑對反應速率的影響

　　前已述及,要使反應速率加快,可以提高溫度。但對某些反應來說,升高溫度常會引起一些副反應發(fā)生或者使副反應也加快,甚至會使主反應的反應進程減慢。此外,有些反應即使在高溫下反應速率也較慢。因此,在這些情況下使用升高溫度的方法來提高反應速率,就受到了一定的限制。

　　而催化劑則是提高反應速率的一種最常用、也是很有效的辦法。例如在常溫下,氫和氧化合成水的反應速率是非常小的,但當有鈀粉或105催化劑(是以分子篩為載體的鈀催化劑)存在時,常溫、常壓下氫氣和氧氣就可以迅速化合成水。又如在硫酸生產中由SO2氧化轉化為SO3的反應SO2+1/2O2=SO3,只要加入少量的V2O5作催化劑,就可以使反應速率提高數萬倍。

　　在化工生產中,使用催化劑的目的就是加快主反應的速率,減少副反應的發(fā)生,從而使反應能定向進行,緩和反應條件,降低對設備的要求,提高設備的生產能力和降低產品的生產成本。而某些在理論上可以合成得到的化工產品,由于沒有開發(fā)出有效的催化劑,以致長期以來不能實現工業(yè)化的生產。此時,只要研究出該化學反應適宜的催化劑,就能有效地加速化學反應速率,使該產品的工業(yè)化生產得以實現。

　　濃度對反應速率的影響

　　根據反應平衡移動原理,反應物濃度越高,越有利于平衡向產物方向移動。當有多種反應物參加反應時,往往使價廉易得的反應物過量,從而可以使價格高或難以得到的反應物更多地轉化為產物,以提高其利用率。

　　反應物濃度愈高,反應速率愈快。一般在反應初期,反應物濃度高,反應速率快,隨著反應的進行,反應物逐漸消耗,反應速率逐漸下降。提高濃度的方法有:對于液相反應,采用能提高反應物溶解度的溶劑,或者在反應中蒸發(fā)或冷凍部分溶劑等;對于氣相反應,可適當加壓或降低惰性物的含量等。

　　對于可逆反應,反應物濃度與其平衡濃度之差是反應的推動力,此推動力愈大則反應速率愈快。所以,在反應過程中不斷從反應體系取出生成物,使反應遠離平衡,既保持了高速率,又使平衡向產物方向移動,這對于受平衡限制時反應,是提高產率的有效方法之一。

　　壓力對反應速率的影響

　　一般說來,壓力對液相和固相反應的平衡影響較小,所以壓力對液相和固相反應的影響不大。氣體的體積受壓力影響大,故壓力對有氣相物質參加的反應平衡影響很大。壓力對反應速率的影響是通過壓力改變反應物的濃度而形成的。從反應動力學可知,除零級反應的反應速率與反應物濃度無關外,各級反應的速率都隨反應物濃度增大而加快。

　　因此,對于氣相反應而言,也可以通過提高反應壓力使氣體的濃度增加,達到提高反應速率的目的。需要指出的是,在一定壓力范圍內,加壓可減小氣體反應體積,且對加快反應速率有一定好處,但效果有限,壓力過高,能耗增大,對設備要求高,反而不經濟。惰性氣體的存在,可降低反應物的分壓,對反應速率不利,但分子數的增加有利于反應平衡。

　　以上涉及的反應主要是單相反應。對于多相反應來說,由于反應總是在相和相的界面上進行,因此多相反應的反應速率除了與上述幾個因素有關外,還和彼此的相之間的接觸面的大小有關。例如,在生產上常把固態(tài)物質破碎成小顆粒或磨成粉末,將液態(tài)系統(tǒng)淋灑成線流、滴流或噴成霧狀的微小液滴,以增大相間的接觸面,提高反應速率。

　　此外,多相反應還受到擴散作用的影響,因為加強擴散可以使反應物不斷地進入界面,并使已經產生的生成物不斷地離開界面。例如煤燃燒時,鼓風比不鼓風燒得旺,加強攪拌可以加快反應速率。這都是由于擴散作用加強的結果。