Способи визначення порядку реакції

Порядок реакції, у якому бере участь одна речовина, можна визначити, користуючись даними експериментів для двох різних початкових концентрацій С₀₁ і С₀₂. Тоді

Логарифмуємо ці рівняння і отримуємо

Віднімаємо рівняння одне із одного і отримуємо

Для реакцій, у яких беруть участь дві вихідні речовини

аА + вВ продукти,

кінетичне рівняння має вигляд

W = k C_Aⁿ^(A)× C_Bⁿ^(B)

і задача зводиться до визначення часткових порядків реакції n_A i n_B , оскільки n = n(A) + n(B).

Для цього проводять дві серії експериментів: перша при постійній (або надлишковій) концентрації речовини А, друга при постійній (або надлишковій) концентрації речовини В. У обох модифікаціях концентрація однієї з речовин не буде впливати на швидкість реакції. Маємо

де k_B = kC_Aⁿ⁽^A⁾i k_A = kC_Bⁿ⁽^B⁾.Після логарифмування отримуємо

lnW₁ = lnk_B + n(B) lnC_B,

lnW₂ = lnk_A + n(A)lnC_A.

Дослідні точки наносимо на графік з координатами lnW – lnC. Отримуємо дві прямі (рис.9.3). n(B)=tgj₁, n(A)=tgj₂, n=tgj₁+tg j₂.

Величини відрізків, що відсікаються прямими на осі ординат, дозволяють визначити k.

Рисунок 9.3 – До визначення порядку реакції

Подані способи називаються диференціальними.Крім того, існують інтегральніспособи визначення порядку реакції за експериментальними даними. Вони базуються на перевірці виконання кінетичних залежностей для реакцій різних порядків. Розглянемо ці способи.

1 Графічний спосіб.Як бачимо з рис. 9.2 та проведених нами розв¢язань кінетичних рівнянь для реакцій різних порядків, лінійна залежність f(c) – t реалізується у різних координатах. Для визначення порядку реакції будують усі чотири залежності (C-t; lnC-t; 1/C-t; 1/C²-t). Якщо, наприклад, графік, побудований за дослідними даними, виявився прямолінійним у координатах 1/С – t , то порядок реакції за розглянутою речовиною дорівнює двом.

2 Спосіб підстановки.Для різних моментів часу за формулами для реакцій можливих порядків розраховують значення константи k. Якщо розрахункові значення k за однією з формул не залежать від часу, то це означає, що ця формула відповідає реакції, що вивчається експериментально.

3 Спосіб часу напівперетворення.Послідовно обчислюємо t_1/2 для декількох концентрацій за формулами для різних порядків, щоб встановити залежність t_1/2 від початкової концентрації. Характер цієї залежності говорить про порядок реакції.

Висновки

Представлений кінетичний підхід до вивчення фізико-хімічних систем. Введено найважливіші поняття хімічної кінетики: енергія активації, швидкість гомогенної та гетерогенної хімічних реакцій, диференціальне кінетичне рівняння. Проведено класифікацію хімічних реакцій на прості і складні, введено поняття молекулярність і порядок хімічної реакції. Виконано рішення дифференциальних кінетичних рівнянь реакцій різних порядків і отримані численні інтегральні рівняння. Розглянуто основни диференціальні та інтегральні способи установлення порядку хімічних реакцій.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Кінетична класифікація гомогенних хімічних реакцій	\|	СТИСЛИЙ конспект лекцІй

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.