Односторонние (необратимые) реакции I порядка

К реакциям первого порядка относятся реакции, в которых скорость реакции пропорциональна концентрации реагирующих частиц. Это могут быть мономолекулярные реакции, бимолекулярные реакции при значительном избытке одного из реактантов или даже многостадийные реакции, когда скорость реакции зависит, главным образом, от концентрации лишь одного компонента.

Рассмотрим мономолекулярную реакцию:

+

- исходная концентрация реактанта A

- текущая концентрация реактанта A

Запишем дифференциальные уравнения скорости реакции I порядка:

(1.21)

или (1.22)

Приравняв эти уравнения, получим

При

или (1.23)

Уравнение (1.23) – это кинетические уравнения реакции I порядка, записанные в интегральной форме.

При кинетических исследованиях прямая задача - это определение зависимости с = f( ), обратная задача- определение к.

(1.24)

Плотность глубины реакции х:

(1.25)

(1.26)

Для графического определения

к строится график в координатах

ln C = f( )

 

(1.27)

Уравнение (1.24) и (1.26) представляют собой экспоненты

 

характеризуется временем полураспада, когда (1.28)

 

-время полураспада или полупревращения, не зависит от концентрации исходных веществ, покажем это:

(1.29)

 

 

Односторонние реакции II порядка

1) Рассмотрим реакцию, в которой участвуют два исходных вещества А₁ и А₂. Введем обозначения:

Примем, что продукт реакции B;

(1.30)

(1.31)

(1.32)

Разделим переменные и введем const А и В

- в левой части уравнения не является табличным

Пусть тогда

тогда

Известно, что

Вместо а и b подставим их значения и получим кинетические уравнения II порядка и интегральной форме

(1.33)

В этом случае плотность глубины реакции х будет равна

(1.34)

(1.35)

2) Рассмотрим другой случай, когда С_{А1, 0}=С_{А2, 0} – эквивалентные концентрации исходных веществ.

(1.36)

Из уравнения II порядка

(1.37)

Плотность глубины реакции II порядка:

(1.38)

Время полупревращения, когда

(1.39)

3) Пусть - как реакция I порядка

2.4. Односторонние реакции n^го порядка

Сложные реакции могут протекать по n^му порядку

Скорость реакции можно вычислить по уравнению

(пусть при )

разделим переменные

при

(1.40)

Это кинетическое уравнение реакции n^го порядка, константа скорости реакции k равна

(1.41)

Если (1.42)

Уравнение (1.42) может быть использовано для реакций n^го порядка при любом значении n, кроме реакций 1 порядка. Зная значение А и /2, можно найти значение k_n, n.

 

2.5. Методы определения порядка реакции

Порядок реакции является эмпирической величиной и не может быть рассчитан теоретически, если не известен механизм реакции. Для его определения разработаны различные методы

1) Метод подстановки. Заключается в том, что экспериментальные данные зависимости с =f( ) подставляют в кинетические уравнения разных порядков и находят какое из них дает постоянное значение константы скорости реакции.

2) Графический метод. Зависимость концентрации от времени для реакции различного порядка может быть выражена прямой линией, если выбрать соответствующую систему координат.

Для реакций I порядка прямая получается в системе координат ln c = f( ),

II порядка (1/с)= f( ),

III порядка (1/с² )= f( ).

 

 

а) Дифференциальной метод

 

Для концентрации по кинетической кривой определяют

б) Интегральный метод

 

3) Метод определения по Раковскому (по периоду полупревращения)

Для реакций I порядка

II порядка

III порядка

Для определения n берутся различные начальные концентрации веществ, определяют время полупревращения, определяют зависимость и делают вывод о n.

Из уравнения (1.42) для реакций n^го порядка

Для определения n строится график

 

Порядок реакции может быть 1, 2, 3, а также дробным. Если n = 0, то график пойдет параллельно оси абсцисс.

Определив n и зная ln А можно рассчитать значения k

 

 

4) Метод изолирования Оствальда

Для реакции

Пусть нужно найти n₁ – частный порядок реакции по 1 компоненту. Задаем условия

Тогда скорость реакции

Концентрации компонентов А₂ и А₃ оставляем постоянными, варьируем только С_{А1, 0}, находим n₁.

Далее оставляем постоянными С_{А1, 0} и С_{А3, 0} и варьируем С_{А2, 0} → n₂ и т.д.

 

Сложные химические реакции

 

Под сложными реакциями понимают реакции, протекающие в несколько стадий, 2^х – сторонние, параллельные, последовательные.

При описании сложных реакции учитывается условие материального баланса и принцип независимого протекания реакции; каждая реакция протекает независимо от другой и скорость каждой реакции пропорциональна концентрации реагирующих веществ.

Условно сложную реакцию разбивают на несколько элементарных стадий.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Административные правонарушения в области охраны историко-культурного наследия. Правонарушения против порядка использования топливно-энергетических ресурсов (Гл. 19,20)
2. Белки является способность образовывать более высокого порядка структуры, такие как разветвленные сети.
3. Билет 1 Определители второго порядка и их свойства
4. Большевики и меньшевики в годы столыпинской реакции. Борьба большевиков против ликвидаторов и отзовистов.
5. Виды формул в классической логике предикатов первого порядка
6. Возникновение нового порядка
7. Возрастные особенности реакции на травмы и кризисы.
8. Врезка 8.1. Понятие эластичности реакции.
9. Гетерогенные химические реакции
10. Глава 12. Учение об иммунитете. Реакции иммунитета. Иммунопрофилактика и иммунотерапия инфекционных болезней - Л. Б. Богоявленская, Г. И. Кац
11. Глава IV. Преступления против порядка управления
12. Гос-ва-члены имеют право огранич-ть свободу передвиж-я услуг по мотивам общ-го порядка, общ. безоп-ти.