Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Определение порядка реакции



Тема лекции: «Химическая кинетика и катализ»

План:

Основные понятия скорости химической реакции

Основным понятием в химической кинетике является понятие о скорости реакции.

Химические реакции, которые протекают в гомогенных системах, называются гомогенными реакциями. Гетероген­ные реакции— это химические реакции в гетерогенных си­стемах. Гомогенные реакции протекают во всем объемере­акционной смеси. Гетерогенные реакции происходят на поверхности раздела фаз.

Скоростью гомогенной реакцииυгом называется количе­ство вещества и, вступающего в реакцию или образую­щегося в результате реакции за единицу времени в еди­нице объема системы V:

где n1число молей реагирующего вещества в момент вре­мени t1; п2число молей этого же вещества в момент вре­мени t2.

Отношение числа молей вещества к объему реакцион­ной смеси n/V называется мольно-объемной (молярной) концентрацией,обозначается буквой С и выражается обычно в моль/л. Та­ким образом:

Следовательно, скорость гомогенной реакции равна изме­нению концентрации какого-либо из реагирующих веществ в единицу времени и выражается в моль/л·с. Знак «+» в вы­ражении 14 ставится в том случае, если С — концентра­ция какого-либо продукта реакции, а знак «-», если С — концентрация какого-либо исходного вещества (так как скорость реакции должна быть величиной положительной).

Скоростью гетерогенной реакцииυгет называется количе­ство вещества, которое вступает в реакцию или образу­ется в результате реакции за единицу времени на едини­це поверхности раздела фаз S:

Формальная кинетика

Раздел химической кинетики, где рассматриваются законы протекания химических реакций во времени в зависимости от концентрации реагентов (при постоян­ной температуре) называется формальной кинетикой.

Молекулярность реакции определяется числом моле­кул, участвующих в элементарном акте.

Мономолекулярные реакции — реакции химическо­го превращения одной молекулы (диссоциация, распад, изомеризация).

К мономолекулярным реакциям относятся, напри­мер:

NаСl = Nа+ + Сl-;

СаСО3 = СаО + СО2.

Бимолекулярные реакции — реакции между двумя молекулами. К ним относятся такие реакции:

С + 1/2О2 = СО;

3 + НСl = NН4Сl.

Порядком реакции по данному веществу называется число, равное показателю степени, в которой концентра­ция данного вещества входит в уравнение скорости реак­ции:

υ = k[А]а[В]b.

Здесь порядок реакции по веществу А равен а, по веществу В b. Сумма показателей а + b + ... опреде­ляет порядок реакции в целом.

Порядок всей реакции равен сумме порядков этой реакции по каждому реагенту (равен сумме показателей степени).

1. Реакции первого порядка.Примером реакций пер­вого порядка является разложение оксида азота (V).

N2O5 = N2O4 + 1/2O2.

Скорость этой реакции в данный момент времени t выражается уравнением:

. (1)

Мгновенная скорость реакции может быть рассчита­на как

(2)

или

- в дифференциальной форме: (3)

- в интегральной форме: (4)

Здесь n0 — начальное количество исходного вещества в объеме V,

х — его количество, разложившееся к мо­менту t,

С — его молярная концентрация в момент t,

k — константа скорости реакции.

Выражение для кон­станты скорости реакции имеет вид:

,

где С0 — начальная молярная концентрация исходного вещества.

Последнее выражение после преобразования позволя­ет получить зависимость концентрации исходного веще­ства от времени в виде

Сt = С0 е-kt. (5)

Так как по определению и — удельная скорость реакции или количество исходного вещества (например, его молекул), превращающееся в единицу времени в единице объема системы, то обратная величина 1/А — время жизни одной молекулы исходного вещества в системе.

2. Реакции второго порядка. Типичным примером такой реакции является взаимодействие уксусной кис­лоты с гидроксидом натрия:

СН3СООН + NаОН = СН3СООNа + Н2О.

Выражение для скорости этой реакции имеет вид:

, (6)

или

,

где а и b — исходные количества реагирующих веществ (моль),

k — константа скорости реакции, выраженная в л∙с-1∙моль-1.

Если а = b, то

. (7)

В общем случае для реакции n-ного порядка, когда a = b = c = …

или

(8)

Определение порядка реакции

Рис. 2. Графический способ определения порядка реакции.

Для определения порядка реакции в целом сначала определяют ее порядок по каждому из компонентов. С этой целью изучают зависимость скорости реакции от концентрации данного компонента, изменяя ее при по­стоянных концентрациях остальных компонентов (рис. 2). Для этого последние берут достаточно большими, тогда их изменением в процессе реакции можно пренебречь. В результате получают порядок скорости реак­ции по данному компоненту. Ана­логично определяют порядок реак­ции по остальным компонентам. Затем складывают полученные зна­чения порядков реакции по всем ее компонентам и получают тре­буемую величину.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.