2. Сложные реакции

Сложные реакции – это многостадийные процессы. Механизм сложной реакции обычно представляют в виде схемы элементарных реакций. При изучении каждой реакции в кинетике решают две задачи: прямую и обратную.

Прямая задача кинетики заключается в математическом описании закономерностей сложной реакции как многостадийного процесса, в котором каждой стадии соответствует своя константа скорости и для которого заданы начальные условия процесса.

Обратная задача кинетики в узком смысле заключается в том, чтобы в рамках предложенной схемы на основании экспериментальных данных о процессе и характеристик некоторых его стадий оценить константы скорости отдельных стадий процесса. В широком смысле обратная задача может быть сформулирована как реконструкция схемы сложного процесса на основании данных об отдельных стадиях и знании кинетики процесса в целом. Реальное исследование включает последовательное решение прямой и обратной задач с промежуточным анализом результатов каждого этапа.

В основе кинетики сложных реакций лежит принцип независимости отдельных стадий. Согласно этому принципу, если в системе протекает несколько реакций, каждая из них идет независимо от другой и подчиняется закону действующих масс. Полное изменение в системе является суммой изменений, внесенных всеми этими независимыми реакциями. Математически это означает, что кинетическое уравнение сложной реакции представляет собой алгебраическую сумму кинетических уравнений составляющих ее простых реакций. Этот принцип справедлив не всегда, в частности он неприменим для сопряженных реакций.

2. С труктура темы

2. Формальная кинетика

Ф

Рис. 6.1. Кинетическая кривая

ормальная кинетика решает задачу определения основных кинетических параметров из экспериментальных данных. Обычно, при изучении кинетики химических реакций экспериментально получают кинетическое уравнение (кривую) из анализа которого определяется, какая реакция протекает – сложная или простая. Наиболее часто вид кинетической кривой представляет собой монотонно убывающую во времени концентрацию исходного вещества, или возрастающую продукта (рис.6.1.). Из кинетической кривой определяется скорость реакции в определенном временном интервале.

1. Определение скорости химической реакции

Скорость химической реакции — изменение количества вещества одного из реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства.

Более точно скорость реакции определяется числом элементраных актов протекающих в единицу времени в единице объема для гомогенных реакций или на единице поверхности для гетерогенных:

– гомогенная реакция (6.1)

– гетерогенная реакция (6.2)

Понятие скорости является ключевым в химической кинетике. На практике скорость химической реакции удобнее определять по изменению концентрации реагирующих веществ при этом если измерения проводятся за конечный промежуток времени то получают среденее значение скорости: , величина всегда положительная, поэтому, если она определяется по исходному веществу (концентрация которого убывает в процессе реакции), то отношение изменения концентрации к изменению времени берется со знаком минус. Более точное мгновенное значение скорости представим в виде производной: