I I метод ( графический).

а) Находят такую функцию концентрации от времени, графическая зависимость которой в выбранных осях координат имеет вид прямой.

Если такой функцией является ln c=f(t), то реакция 1-го порядка (рис.6.1), если 1/c=f(t), при c₀₁=c₀₂, то реакция 2-го порядка (рис.6.2).

б) Используют зависимость скорости реакции от концентрации

v (6.6)

(при условии равенства концентрации всех исходных веществ).

Логарифмирование дает уравнение прямой ln v = f(ln c) (рис.6.3).

ln v = ln k + ln c (6.7)

Как видно из этого уравнения, порядок реакции n определяется тангенсом угла наклона прямой ln v = f(ln c) к оси ln c.

III метод ( по периоду полупревращения).

Период полупревращения - время, в течение которого исходная концентрация вещества уменьшается вдвое:

1. Для реакции 1-го порядка период полупревращения не зависит от концентрации .

2. Для реакции 2-го порядка период полупревращения обратно пропорционально начальной концентрации исходного вещества .

3. В общем случае, для реакции п-го порядка соотношение между периодом полупревращения и начальной концентрацией имеет вид:

.

Следовательно, зная t_1/2 и начальную концентрацию, можно определить порядок реакции.

Поляриметрический способ определения константы скорости химической реакции применим для оптически активных веществ, способных вращать плоскость поляризации. Способ основан на из­мерении угла вращения плоскости поляризации (a), который связан с концентрацией реагирующих веществ.

При гидролизе сахарозы образуется глюкоза и фруктоза.

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О = С₆Н₁₂О₆ + С₆Н₁₂О₆

Все три вещества обладают асимметрическими атомами углерода и являются оптически активными. Водный раствор сахарозы вращает плоскость поляризации проходящего света вправо, раствор продуктов влево. По мере течения реакции правое вращение сменяется левым.

В реакции участвуют молекулы сахарозы и воды. Однако концентрация молекул воды значительно (в 70-80 раз) превышает кон­центрацию сахарозы и практически мало изменяется в результате реакции.

Поэтому реакция протекает по первому порядку, хотя в ней участвуют два рода молекул. Подобный порядок реакции называется псевдопорядком или ложным порядком.

Гидролиз сахарозы в нейтральном водном растворе практически не идет, его ускоряют прибавлением (в качестве катализатора) сильной кислоты.

Электромагнитные колебания естественного света происходят во всех плоскостях. Колебания поляризованного света происходят в одной плоскости. Плоскость, перпендикулярная к плоскости коле­баний поляризованного луча, называется плоскостью поляризации. При пропускании поляризованного света через раствор оптически активного вещества плоскость поляризации поворачивается.

Угол вращения плоскости поляризации a связан с концентрацией и толщиной раствора l отношением: a = [a] l C,

где [a] - удельное вращение (при С =1 г/моль и l = 1 дм).

Знаки «+» и «-» отвечают соответственно правому и левому вращению плоскости поляризации. Для сахарозы [a] = + 66,5°, для глюкозы [a] = + 52,56°, для фруктозы [a] = - 91,9°. Угол вращения смеси оптически активных веществ представля­ет собой алгебраическую сумму углов вращения отдельных веществ.

Схема экспериментальной установки

О птическую активность веществ определяют при помощи приборов, носящих название поляриметров. В данной работе используется круговой поляриметр СМ-3 (рис. 6.4).

Сущность определения оптической активности сводится к следующему (рис. 6.5). Луч света, прошедший через поляризатор 2 и превратившейся в поляризованный, проходит далее через трубку с испытуемой жидкостью 1. Если испытуемая жидкость оптически неактивна (рис.6.5,а), луч проходит через трубку без изменения плоскости поляризации и попадает в анализатор 3. Если анализатор находился в нулевом положении, т.е. нуль шкалы прибора совпадает с нулем нониуса, поляризованный свет проходит через поляризатор полностью.

Д ругая картина наблюдается, если в трубке содержится оптически активное вещество (рис.6.5,б).

По мере прохождения поляризованного луча плоскость поляризации будет вращаться на определенный угол вправо или влево. Пусть, например, вещество вращает плоскость поляризации вправо на 3,4°, что обозначает:+3,4°(левое вращение обозначают знаком минус). В результате этого, когда поляризованный луч с измененной плоскостью поляризации попадает из трубки в анализатор, свет уже не сможет полностью через него пройти —произойдет затемнение.

Ч тобы свет с измененной плоскостью поляризации полностью прошел через анализатор 3 (рис.6.5), нужно повернуть анализатор на такой же угол, на который была повернута плоскость поля­ризации с испытуемым веществом. Если в нашем примере оптически активное вещество повернуло плоскость поляризации на +3,4°, то, добиваясь полного прохождения, мы и анализатор повернем на +3,4°.

В круговом поляриметре СМ-3 отсчет показаний выполняют при одинаковой освещенности (затемненности) левой и правой половин круга (рис. 6.6). Вращая маховик, находят картинку (вид) 2 между картинками 1 и 3. Целое (или целое +0,5) число градусов отсчитывают по правой (подвижной) шкале по нулевой черте левой шкалы (Рис. 6.7). Десятые и сотые доли градуса отсчитывают по левой (неподвижной) шкале по черте, совпадающей с чертой правой шкалы. Если угол "целое + 0,5 " , то десятые и сотые, отсчитанные по левой шкале, прибавляют к значению (целое +0,5). Отрицательный угол можно измерить как положительный, а потом вычесть 360°.

Схема отсчета угла вращения плоскости поляризации по нониусу показана на рис. 6.7.