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

Кинетика специфического кислотно-основного катализа



Решение кинетической задачи рассмотрим на примере реакций специфического кислотного катализа.

Пусть взаимодействие субстрата (S) и катализатора (H3O+) протекает по схеме:

равновесная стадия процесса

лимитирующая стадия

Скорость лимитирующей стадии определяет скорость протекания процесса:

v = k2 cSH+, (6.18)

где k2 = k2·c

Концентрация протонированного субстрата (c SH+) составляет какую–то долю (α) от исходной концентрации субстрата (cS0):

α = cSH+/cS0 или cSH+ = α· cS0. (6.19)

 

Учитывая это, уравнение для скорости лимитирующей стадии будет равно:

v = k2 α· cS0. (6.20)

 

Если равновесие в первой стадии реакции устанавливается быстро, то соотношение активностей реагентов практически не будет отличаться от равновесного и степень протонизации субстрата (α) можно оценить из константы равновесия первой стадии процесса:

, или , (6.21)

где - концентрация непротонированного субстрата, - соответствующие коэффициенты активности.

 

Отсюда

или (6.22)

 

где – кислотность среды.

Учитывая то, что получаем:

(6.23)

 

Используя полученные уравнения, получим кинетическое уравнение для скорости реакции специфического кислотного катализа:

, (6.24)

Как видно из уравнения определяемая из опытных данных эффективная константа скорости зависит от кислотности среды:

(6.25)

Проведем анализ уравнения .

1. Если равновесие первой стадии устанавливается быстро, то константа равновесия К достаточно большая величина по сравнению с 1, тогда .

2. Если равновесие первой стадии устанавливается медленно, то константа равновесия (К) величина небольшая и слагаемым К·h0 в знаменателе можно пренебречь. В этом случае уравнение для эффективной константы скорости имеет вид:

.

После логарифмирования имеем:

, (6.26)

где логарифм кислотности, взятый с обратным знаком функция кислотности, называется функцией кислотности Гаммета:

. (6.27)

График, построенный в координатах имеет тангенс угла наклона -1. Величину используют для характеристики кислотности среды в концентрированных водных растворах, где активности значительно отличаются от концентраций. В разбавленных водных растворах функция кислотности совпадает с водородным показателем: .

Построив по экспериментальным данным график в координатах lgkэффрН, можно оценить значение произведения k2·K. Если известнаконстанта равновесия первой стадии, то можно определить k2

3. Если константа равновесия К – средняя величина, то уравнение для

можно привести к виду прямой линии:

(6.28)

График, построенный по опытным данным в координатах , в случае соответствия этой модели реальной кинетике процесса должен изображаться прямой линией. Зная угловой коэффициент прямой и отрезок на оси ординат, можно вычислить и К.

 




Поиск по сайту:

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