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 CAn(A) × CBn(B)

і задача зводиться до визначення часткових порядків реакції nA i nB , 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 kB = kCAn(A) i kA = kCBn(B).

Після логарифмування отримуємо: lnW1 = lnkB + n(B) lnCB, lnW2 = lnkA + n(A)lnCA.

Дослідні точки наносимо на графік з координатами lnW – lnC. Отримуємо дві прямі (рис. 9.3)

n(B) = tgj1, n(A) = tg j2, n = tg j1 + tg j2.

Рисунок 9.3 – До визначення порядку реакції

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

Подані способи називаються диференціальними. Крім того, існують інтегральні способи 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 t1/2 для декількох концентрацій за формулами для різних порядків, щоб встановити залежність t1/2 від початкової концентрації. Характер цієї залежності (див. 9.3) говорить про порядок реакції.

Поиск по сайту: