Реакции 1гопорядка Гомогенные реакции

К ним относятся мономолекулярные реакции, например реакции разложения молекул и реакции внутримолекулярных перегруппировок.

F₂ = 2F

Те же кинетические уравнения применимы к процессам радиоактивного распада. (18)

Чтобы получить зависимость концентрации от времени, следует проинтегрировать это уравнение, разделив переменные и взяв в качестве пределов C = C₀ при  = 0 и при  = :

(19)

Отсюда или. (20 и 21)

Отсюда . (22)

Из уравнения (21) следует, что константа скорости реакции первого порядка имеет размерность [^-1] и, следовательно, ее численное значение не зависит от единиц, которыми измеряется концентрация.

Как следует из уравнения (22), концентрация экспоненциально уменьшается со временем, прошедшим с начала реакции (кривая 2 на рис.1).

Уравнение (20) может быть представлено в виде :

(23)

Таким образом, в реакциях первого порядка логарифм концентрации находится в линейной зависимости от времени (прямая на рисунке).

lnC

C

С₀

LnC₀



Если опытные данные укладываются на прямую линию в координатах lnC -  в широком интервале концентраций, то это может служить доказательством того, что рассматриваемая реакция идет по первому порядку.

Часто уравнение (20) используют в несколько иной форме; при этом вводят концентрацию x образовавшегося к моменту  продукта реакции и обозначают через a начальную концентрацию C₀. В этом случае

(24)

Для характеристики реакции часто вместе с величиной константы скорости пользуются величиной времени полупревращения _1/2, т.е. времени в течение которого претерпевает превращение половина исходного вещества. Очевидно, для реакций первого порядка

(25)

не зависит от исходной концентрации. Отсюда вытекает следующее уравнение

(26)

Эти соотношения показывают, что k реакции 1-го порядка обратно пропорциональна периоду полураспада. (Используется для процессов р.а. распада).

Реакции второго порядка

Для реакций второго порядка, если реагенты имеют одинаковые концентрации, кинетическое уравнение имеет вид

(27)

После разделения переменных и интегрирования получим

(28)

и

(29)

Отсюда следует, что для реакции второго порядка должна соблюдаться прямолинейная зависимость между величиной 1/С и временем, а так же, что время полураспада зависит от начальной концентрации:

(30)

Итак основная задача определить k, но прежде чем использовать любое уравнение необходимо убедиться, что данная реакция имеет именно тот порядок, которому соответствует это уравнение. Поэтому первейшая задача определить порядок реакции.

Размерность k:

Поскольку размерность скорости не зависимо от порядка реакции есть [C][^-1], то размерность k для реакций 1-го порядка [^-1]; для реакций 2-го порядка – [C^-1][^-1] и для реакций 3-го порядка – [C^-2][^-1].

Концентрацию С в химической кинетики принято выражать либо в молекулах в 1см³ , либо в молях на литр. Соответственно этому: k 1-го порядка – сек^-1; k 2-го порядка – см³/с или л/моль с; k 3-го порядка – см⁶/с или см³/моль²с.