化學(xué)反應(yīng)所以能夠發(fā)生,是因?yàn)榻M成反應(yīng)物的分子中各原子間的化學(xué)鍵破裂,而重新組成生成物的分子中各原子間的化學(xué)鍵。這種鍵的破裂需要能量。因物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同,所以參加化學(xué)反應(yīng)各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定反應(yīng)速率的重要原因。

　　催化劑對反應(yīng)速率的影響

　　前已述及,要使反應(yīng)速率加快,可以提高溫度。但對某些反應(yīng)來說,升高溫度常會引起一些副反應(yīng)發(fā)生或者使副反應(yīng)也加快,甚至?xí)怪鞣磻?yīng)的反應(yīng)進(jìn)程減慢。此外,有些反應(yīng)即使在高溫下反應(yīng)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(yīng)速率,就受到了一定的限制。

　　而催化劑則是提高反應(yīng)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(yīng)速率是非常小的,但當(dāng)有鈀粉或105催化劑(是以分子篩為載體的鈀催化劑)存在時(shí),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(chǎn)中由SO2氧化轉(zhuǎn)化為SO3的反應(yīng)SO2+1/2O2=SO3,只要加入少量的V2O5作催化劑,就可以使反應(yīng)速率提高數(shù)萬倍。

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

　　濃度對反應(yīng)速率的影響

　　根據(jù)反應(yīng)平衡移動(dòng)原理,反應(yīng)物濃度越高,越有利于平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng)。當(dāng)有多種反應(yīng)物參加反應(yīng)時(shí),往往使價(jià)廉易得的反應(yīng)物過量,從而可以使價(jià)格高或難以得到的反應(yīng)物更多地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物,以提高其利用率。

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

　　對于可逆反應(yīng),反應(yīng)物濃度與其平衡濃度之差是反應(yīng)的推動(dòng)力,此推動(dòng)力愈大則反應(yīng)速率愈快。所以,在反應(yīng)過程中不斷從反應(yīng)體系取出生成物,使反應(yīng)遠(yuǎn)離平衡,既保持了高速率,又使平衡向產(chǎn)物方向移動(dòng),這對于受平衡限制時(shí)反應(yīng),是提高產(chǎn)率的有效方法之一。

　　壓力對反應(yīng)速率的影響

　　一般說來,壓力對液相和固相反應(yīng)的平衡影響較小,所以壓力對液相和固相反應(yīng)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(zhì)參加的反應(yīng)平衡影響很大。壓力對反應(yīng)速率的影響是通過壓力改變反應(yīng)物的濃度而形成的。從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)可知,除零級反應(yīng)的反應(yīng)速率與反應(yīng)物濃度無關(guān)外,各級反應(yīng)的速率都隨反應(yīng)物濃度增大而加快。

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

　　以上涉及的反應(yīng)主要是單相反應(yīng)。對于多相反應(yīng)來說,由于反應(yīng)總是在相和相的界面上進(jìn)行,因此多相反應(yīng)的反應(yīng)速率除了與上述幾個(gè)因素有關(guān)外,還和彼此的相之間的接觸面的大小有關(guān)。例如,在生產(chǎn)上常把固態(tài)物質(zhì)破碎成小顆?；蚰コ煞勰?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(yīng)速率。

　　此外,多相反應(yīng)還受到擴(kuò)散作用的影響,因?yàn)榧訌?qiáng)擴(kuò)散可以使反應(yīng)物不斷地進(jìn)入界面,并使已經(jīng)產(chǎn)生的生成物不斷地離開界面。例如煤燃燒時(shí),鼓風(fēng)比不鼓風(fēng)燒得旺,加強(qiáng)攪拌可以加快反應(yīng)速率。這都是由于擴(kuò)散作用加強(qiáng)的結(jié)果。