Константа скорости и период полупревращения

1. Как следует из обобщенного дифференциального уравнения (16.9), скорость реакции зависит не только от концентрации реагентов, но и от фигурирующей в уравнении константы k, называемой константой скорости.

а) Очевидно, последняя равна скорости при единичных концентрациях реагентов.

б) Значение этой константы для каждой реакции своё и определяется природой реагирующих веществ, механизмом реакции и температурой. Таким образом, константа скорости является важнейшей характеристикой реакции. Именно
она определяет, будет ли идти реакция в заметных масштабах или нет, если
мы создадим обычные концентрации реагентов.

в) Размерность k легко определить, исходя из соответствующего дифференциального уравнения (см. табл. 16.3).

 
 

Как видно, эта размерность зависит от порядка реакции.

 
 

2. а) Кроме константы скорости, важной кинетической характеристикой реакции является период полупревращения, . Это такое время, за которое
концентрация какого-либо из реагентов снижается до среднего уровня между начальным и конечным значениями:

 

б) Так, пусть проходит необратимая реакция

 
 

Ясно, что рано или поздно всё вещество А израсходуется, т.е.

 

 
 

В данном случае период — это время, за которое исходная концентрация уменьшается в 2 раза (рис. 16.1,а). Часто его называют периодомполураспада, что относится, например, и к реакциям радиоактивного распада ядер.

 
 

в) А теперь пусть речь идет о реакции вида:

 

Когда реагент Вполностью израсходуется, останется избыток вещества А
(равный ).

Если скорость реакции оценивать по веществу А, то, очевидно, надо пользоваться общим определением (16.13), т.е. найти время, за которое концентрация вещества А достигает среднего уровня между и (рис. 16.1,б).

3. Как практически находят ?

а) Один способ: строят экспериментальную зависимость концентрации от
времени, т.е. кинетическую кривую (как на рис. 16.1,а-б). Если теперь поделить соответствующее расстояние по оси концентраций пополам, то можно найти искомое время.

 
 

б) I. Второй способ: решить соответствующее дифференциальное уравнение,
т.е. получить интегральное уравнение, дающее зависимость концентрации от времени:

 

II. Для искомого момента это уравнение переписывается так:

 
 

 

III. Решая его относительно времени, находим .

 

Краткое содержание главы 16

 

Этой главой мы начали новый раздел: «КИНЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ».

1. Определили, что под СКОРОСТЬЮ реакции чаще всего понимают скорость изменения молярной концентрации одного из участников реакции:

 
 

 

2. Записали ОБОБЩЕННОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ УРАВНЕНИЕ СКОРОСТИ (принцип Гульдберга–Вааге) для реакций вида aA+bB→…:

 
 

где в простейших случаях γa = a, γb = b. Уравнение дает зависимость скорости от концентрации реагентов.

3. Сказали также, что сумма Σγχ определяет ПОРЯДОК РЕАКЦИИ — нулевой, первый, второй, третий и т.д. Причем порядок часто совпадает с МОЛЕКУЛЯРНОСТЬЮ реакции, но все же — не всегда.

4. Наконец, кратко остановились на двух важнейших характеристиках реакций – КОНСТАНТЕ СКОРОСТИ k и ПЕРИОДЕ ПОЛУПРЕВРАЩЕНИЯ T½ .

 

Глава 17. ПРОСТЕЙШИЕ КИНЕТИЧЕСКИЕ
УРАВНЕНИЯ

 

В этой главе будет рассмотрена кинетика простых реакций разного порядка. При этом всякий раз будем придерживаться такого плана:

а) общее химическое уравнение,

б) дифференциальное уравнение скорости,

в) интегральное уравнение — линейная и явная формы, а также их графическое выражение,

г) период полупревращения.








Дата добавления: 2016-03-20; просмотров: 1177;


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: 0.009 сек.