Необходимым условием того, чтобы между частицами исходных веществ произошло химическое взаимодействие, является их столкновение друг с другом, поэтому скорость реакции пропорциональна числу соударений, которые совершают молекулы реагирующих веществ. Число соударений, в свою очередь, тем больше, чем выше концентрация каждого из исходных веществ.
Количественно зависимость между скоростью реакции и молярными концентрациями реагирующих веществ (выраженных в моль/л) описывается законом действующих масс, открытым опытным путем К.М. Гульдбергом и П. Ваге в 1867г.:
«При постоянной температуре скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, причем каждая концентрация входит, а произведение в степени, равной коэффициенту, стоящему перед формулой данного вещества в уравнении реакции»
Рассмотрим реакцию между веществами А и В, протекающую по схеме:
аА + вВ + … ® сС + dD …
Скорость химической реакции в каждый момент времени пропорциональна текущим концентрациям реагирующих веществ, возведенным в некоторые степени:
v = k [A] nA [B]nB. (1)
Выражение такого типа называют кинетическим уравнением. Коэффициент пропорциональности k называют константой скорости.
Особенно следует отметить, что закон действующих масс справедлив только для газов и реакций, протекающих в растворах. Уравнение 1 не является справедливым для реакций с участием твердых веществ, так как в этих случаях взаимодействие молекул происходит не во всем объеме реагирующих веществ, а лишь на поверхности, от размера которой также зависит скорость реакции. Поэтому реакции в гетерогенных системах протекают значительно сложнее. Кроме того, на скорость реакций с участием твердых веществ сильное влияние оказывает степень измельчения; например, полированный мрамор очень медленно реагирует с соляной кислотой, обычный мел реагирует уже с заметной скоростью, а мелко измельченный мел (порошок) – реагирует достаточно бурно.