Определение порядка реакции

а) До сих пор мы считали, что порядок рассматриваемой реакции известен. И, исходя из этого, находили соответствующие аналитические и графические зависимости.

 
 

б) Но часто встает обратная задача: определить порядок изучаемой реакции. Такой вопрос может возникать и тогда, когда известно химическое уравнение реакции, например:

в) Как уже говорилось, для сложных реакций порядок по веществу может не
совпадать с соответствующим стехиометрическим коэффициентом, а общий порядок — с суммой этих коэффициентов. Особенно это относится к неорганическим реакциям с большими стехиометрическими коэффициентами.

г) В таких случаях порядок определяют по экспериментальным данным. Вначале все реагенты, кроме одного, берут в большом избытке и находят порядок по данному веществу. Затем, повторив подобную процедуру в отношении каждого реагента, находят общий порядок реакции.

Вот три наиболее распространенных способа определения порядка по веществу.

1. Метод подстановки.

а) Экспериментально находят значения концентрации вещества в различные моменты времени. Допустим, получено 10 пар значений t и с.

 
 

б) По каждой паре рассчитывают константу скорости — предполагая кине-тику первого, второго и третьего порядка.

 

Таким образом, получают 10 значений k по первой формуле, 10 значений k по
второй формуле и т.д.

в) Там, где формула правильно отражает порядок реакции по веществу, рассчитанные значения k практически совпадают друг с другом.

2. Графический метод. Известны два его варианта.

 
 

а) Первый вариант. При первом порядке реакции имеется линейнаязависимость от t для lnc, при втором порядке — для 1/с, а при третьем порядке —
для 1/с2. Поэтому по экспериментальным данным можно построить три графика — в координатах

 

Там, где система координат соответствует порядку реакции, будет получаться
линейная зависимость.

б) Второй вариант — метод Вант–Гоффа.

I. По существу, необходимо определить показатель γ в уравнении

 
 

(Остальные реагенты, как было условлено, берутся в избытке, поэтому их концентрации почти не меняются и могут быть включены в константу скорости.)

II. Прологарифмируем (17.47):

 
 

Получилась линейная зависимость lgυ от lgc. Причем, тангенс угла наклонаэтой зависимости равен искомому коэффициенту γ.

III. Следовательно, построив такой график (рис. 17.10) и определив угол его наклона, можно оценить порядок реакции по веществу.

3. Определение порядка по Т½.

а) Здесь проводится серия опытов: берут разные начальные концентрации исследуемого вещества и определяют время, за которое концентрация уменьшается вдвое. Критерий здесь — как Т½ зависит от начальной концентрации (c0).

б) Как мы знаем, для реакций разных порядков эта зависимость такова.

 

 

1-й порядок 2-й порядок 3-й порядок

 

Т½ ≠ f (c0) Т½ ~ 1/ c0 Т½ ~ 1/ (c0) 2

 

На этом завершим рассмотрение формальной кинетики простейших реакций.

В следующей главе мы обратимся ко второй проблеме кинетики – механизму химических реакций, но, конечно, – в самом общем смысле, поскольку конкретные механизмы реакций весьма многообразны.

Краткое содержание главы 17

 

В главе рассматривались КИНЕТИЧЕСКИЕ УРАВНЕНИЯ простейших реакций. Результаты можно свести в следующую таблицу.

 
 

 

 

 








Дата добавления: 2016-03-20; просмотров: 1054;


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: 0.004 сек.