Скорость химической реакции. Время полупревращения

Скорость реакции v - это её интенсивность, выраженная количественно. Она определяется числом молекул, реагирующих в единицу времени в единице объёма. Так как это число эквивалентно изменению количества какого-либо вещества (исходного или продукта), то можно записать:

dn v = ±¾¾¾ , Vdt

где V - реакционный объём; dn/dt - изменение количества вещества (моль) в единицу времени.

Или, принимая n/V = С,

dС v = ± ¾¾ , (12.1) dt

где С - концентрация.

Различают истинную(мгновенную) скорость реакции, которая определяется как бесконечно малое изменение концентрации за бесконечно малое время, что математически выражается уравнением (12.1), и среднюю скорость, которая определяется как изменение концентрации за всё время протекания реакции или за какой-либо интересующий экспериментатора отрезок времени:

DС С2- С1 vср = ± ¾¾ = ± ¾¾¾¾, (12.2) dt t2- t1

где С1и С2 - концентрации исследуемого вещества, наблюдаемые соответственно начальный и конечный в моменты времени t1 и t2.

Из уравнений (12.1 и 12.2) следует, что если скорость реакции определяется по одному из исходных веществ, разность С2- С1 будет иметь отрицательный знак, а если по одному из продуктов - то положительный. Скорость реакции всегда положительна, поэтому при вычислении её по исходным веществам в уравнениях (12.1) и (12.2) оставляется знак минус, при вычислении по продуктам - знак плюс.

В общем случае следует различать скорость реакции в целом и скорость реакции по данному веществу. Например, рассмотрим реакцию синтеза аммиака

N2 + 3H2 Û 2NH3 .

Совершенно очевидно, что убыль концентрации водорода в единицу времени втрое превышает убыль концентрации азота, а скорость образования аммиака вдвое больше скорости расходования N2 и в 1,5 раза меньше скорости расходования Н2. Следовательно, скорость реакции по азоту не равна скорости по водороду и скорости по аммиаку.

Размерность скорости химической реакции в соответствии с определением - [концентрация/время]. В системе СИ это моль/м3.·с, в обычной лабораторной практике используют также размерности моль/л·с или моль/л·мин.

В каждом конкретном случае размерность скорости реакции может быть выражена различными единицами в зависимости от самой скорости. Так, например, для реакций разложения лекарственных веществ или коррозии металлов в качестве единицы времени обычно выбирается год, а для реакций, идущих с очень большой скоростью, например, взрывов, реакций нейтрализации и т. п. - доли секунды (милли-, микросекунда и т. д.).

Общая скорость сложной реакции зависит от скорости самой медленной из её стадий (лимитирующая стадия).

Скорость химических реакций, за исключением реакций нулевого порядка, с течением времени не остаётся постоянной, а замедляется. Причём это замедление носит нелинейный характер, т. е. чем больше времени прошло с начала реакции, тем медленнее она протекает. Средняя скорость за всё время протекания реакции часто бывает очень трудно или даже невозможно определить экспериментально, что связано со сложностью фиксации момента, в который прореагирует последняя молекула одного из исходных веществ. Поэтому в качестве ещё одной кинетической характеристики реакций было введено понятие времени полупревращения t1/2 (в случае реакций разложения называемого также временем полураспадаили периодом полураспада). Время полупревращенияt1/2 - это время, за которое прореагирует половина взятого для реакции исходного вещества. В отличие от средней скорости за полное время протекания время полупревращения определяется довольно просто и с высокой точностью, что можно проиллюстрировать рис. 12.1.

    Рис. 12.1. Зависимость концентрации реагирующих веществ от времени. С0 - начальная концентрация исходного вещества, t1/2 - время полупревращения

 








Дата добавления: 2016-01-26; просмотров: 1288;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.003 сек.