Методи за определяне на константата на скоростта на реакция от първи порядък, и
Раздел 5. Кинетика на химични реакции и катализа.
Не винаги термодинамично възможните реакции се извършват в реалност. Това се дължи на факта, че в термодинамиката няма време параметър, така че не се даде отговор, веднага след като се появява на това състояние. Определяне на условията, при които е възможно термодинамично ще тече с достатъчна скорост на реакцията е един от основните проблеми на химически кинетика. Кинетиката на фактора време се въвежда, която в термодинамиката не се счита.
Химически кинетика - учението на закономерности на химически процес във времето или преподаване на механизма и скоростта на химични реакции.
Наборът от стъпки, които образуват механизма за химическа реакция или схема се нарича химическа реакция.
Скоростта на химична реакция.
При скоростта на химична реакция разбере промени в броя молове на реагентите за единица време на единица обем.
Средна скорост - промяна в концентрацията на реагентите в даден период от време:
отношение # 916 С / # 916; т може да бъде или положителен или отрицателен. Скорост може да бъде измерена чрез наблюдение на намаляването на концентрацията на изходното съединение, след множеството съотношение преди знак минус, тъй като скоростта винаги е положителна величина. Ако скоростта изразена по отношение на концентрацията на получаване на материала, знак плюс:
Това може да се дължи на промяната в концентрацията на безкрайно интервал от време (t2 -T1 → 0), определяне на скоростта вярно реакция в момента като производно на концентрация във времето (U = ± DC / DT).
Зависимост на скоростта на реакция на концентрацията.
Основният постулат на химична кинетика е законът за действие на масата, поставете Guldberg и Вахе. Помислете за химична реакция:
Уравнението описва зависимостта на химическата реакция на концентрацията на компонентите на скоростта на реакционна смес, кинетичната уравнение се нарича химическа реакция.
Кинетичната уравнение на тази реакция:
където к - пропорционалност фактор (постоянна скорост).
Законът на маса действие: скоростта на химична реакция при всеки момент от времето е пряко пропорционална на продукта от концентрациите на реагентите в даден момент от време, в градуси, съответстващи на стехиометрични коефициенти на реакцията (в най-простия случай).
В повечето случаи, ако не броим курс и константата на скоростта. Когато CA = CB = 1 мол / л, ф = к.
Физическата смисъла на константите на скоростта на константата на скоростта на реакция на скоростта на химична реакция е числено равно на условието, че концентрацията на реагентите постоянна и равна на единица. Константата на скоростта не зависи от концентрацията зависи от температурата и вида на разтворител и присъствие на катализатор.
Всички реакции са кинетично двустранни или кинетично обратими. Химическа реакцията е обратима, когато реакционните продукти могат да реагират помежду си, образувайки изходни материали. На практика враждебната реакция може да бъде толкова бавно, в сравнение с пряка, че всеки разумен точност обратимост на реакцията могат да бъдат пренебрегвани и се разглежда като необратима реакция, или едностранно. Строго погледнато, всички са обратима химична реакция:
По време на химическата равновесие u1 = u2, т.е.
където К - химически равновесие константа равна на съотношението на скоростната константа за напред константата на скоростта на реакция на обратна реакция.
Класификация на реакции в молекулярната и ред.
В изследване на кинетиката на химичните реакции се различават по молекулно и ред.
Molecularity реакция се определя от броя на едновременно участващите молекули в етап, който определя скоростта на всички на реакцията (по-бавно). Според тази функция на реакцията се разделя на моно-, би- и тримолекулен. Реакциите като високо молекулно почти неизвестен, като вероятността да отговорят на четири молекули е незначително.
Редът на реакцията се определя от сумата на експонентите на концентрацията по отношение на закона за действието на масите. Разграничаване напълно (споделен) и частен реакция поръчка (за всеки реагент). Сумата на експонентите при който концентрацията на всички изходни материали са включени в кинетична уравнение определя общия ред. Разграничаване реакция нулев, първи, втори, трети и дробни поръчки.
Съвпадение molecularity реда се наблюдава само в най-простите случаите, когато възникне реакцията в един етап:
обща цел - 3, молекулно - 3.
5.3.1. Уравнение реакция от първи порядък.
Разглеждане на химическата реакция: A → Б.
Разделете променливи: -DS / S = к DT, се интегрират
ако # 964; = 0 (първоначалното време на реакцията), след това c0 = конст LN. т.е.
LN c0 - LN с = KT или LN c0 / S = KT,
Нека х - превръщане на изходния материал: х = С0 - гр.
измерение - [време -1].
Първи курс, за постоянно на реакция не зависи от концентрацията. Могат да бъдат заместени в резултат концентрацията на уравнение (мол / л) може да бъде мола. Вместо "c0" и "(С0 - х)" може да замени всички стойности пропорционална на концентрацията (проводимост, плътност, вискозитет и др.)
За да се характеризира със скоростта на скоростта на реакцията от първи ред постоянно заедно, често се използва количество нарича период на полуразпад.
Полуживотът (t1 / 2) - интервал от време, през който реагира половината взети количества:
Полуживотът не зависи от началните концентрации и зависи от постоянна скорост, т.е. е характеристика на реакциите от първи ред.
За първите реакции ред са реакции на радиоактивно разпадане, изомеризация, хидролизни реакции повечето. Когато голям излишък на един от реагентите в сравнение с друга, концентрацията му остава почти постоянна по време на реакцията. В този случай, от порядъка на реакцията ще бъде един по-малко, отколкото се очаква от стехиометричното уравнение.
Бимолекулярен реакции, в които редът на реакцията, поради излишък на един от реагентите се намалява с единица нарича pseudomolecular.
Пример реакция хидролитично разлагане в разреден воден разтвор на захар (захар инверсия):
caharoza глюкоза фруктоза
U = к [захароза] [Н 2О],
но водата е в излишък и може да се приеме, че [Н 2О] = конст. след това
U = к * [захароза], където к * = к '[Н 2О].
Това е пример псевдо-първи реакция на ред.
Уравнение едностранно втората реакция ред.
1. Метод за уравнения подбор.
Методът се състои в заместване на експерименталните данни за концентрациите на веществата за всеки миг от началото на реакцията в кинетичните уравненията на различни поръчки (този метод не прави нищо, ако реда на реакцията е по-голяма от 3 или фракционна)
Редът на реакцията ще съответства на кинетичната уравнение, за които при различни начални концентрации на изходните материали и по различно време при дадена температура ще бъде постоянна постоянна скорост.
2. Графични интегрални методи.
нулев ред: първо, за втори ред
Фиг. 5.1. Промяната в концентрацията с времето за реакциите
Намери функция на концентрацията, че въвеждането на графиката, в зависимост от времето, може да получи права линия (фиг. 5.1.).
3. След половин период.
До половин период в зависимост от първоначалната концентрация:
първи ред: t1 / 2 = 0693 / к;
Експерименти, проведени в две различни изходни концентрации (С0) "и (С0)":
Дяловете (1) до (2):
4. Метод за диференциална (метод Van't Hoff).
Използване на зависимостта концентрация на скоростта на реакцията, при условие на равенството на концентрациите на всички изходни материали (Фигура 5.2 ..): U = KC п. Логаритъм даден израз: LGU = LGK + nlgs.
Фиг. 5.2. Зависимост на скоростта на реакция на концентрацията.
5. Метод Integral Van't Hoff (в зависимост от скоростта на реакцията на първоначалната концентрация в първите моменти от време - 10-15 и).
От първия път х ≈ 0.
Провеждане на експерименти с различни начални концентрации.
където С1 и С2 са взети в средната част на отговора на изпитване, съответстващ # 916; т.
6. Метод за изолиране на Оствалд.
Увеличаване на концентрацията на "B" и "C" повече от 10 пъти. Процедурата за тези вещества е нула, концентрацията им няма да се промени. Определя се "N1" е един от тези методи, които са описани по-горе. Като се процедира, определяне на реда на реакция на вещества В и С, т.е. N2 и N3.