
- •Інтегральний метод дослідження кінетичних кривих
- •Побудова кінетичного рівняння та пошук його рішення в межах формальної кінетики.
- •Рішення зворотної задачі в межах формальної кінетики.
- •Визначення порядку реакції в межах формального підходу.
- •Визначення порядку реакції по реагентах інтегральним методом
- •Випадок 1. Кінетичні криві описуються диференційним рівнянням .
- •Обгрунтування методу пониження порядку.
- •Випадок 2. Кінетичні криві описуються диференційним рівнянням.
- •Випадок 3. Кінетичні криві описуються диференційним рівнянням.
Випадок 2. Кінетичні криві описуються диференційним рівнянням.
Тепер розглянемо ситуацію, яка спостерігалась, якщо б кінетичні закономірності реакції описувались диференційним рівняння . Звичайно розглядати це рівняння будемо в варіанті . Допустимо було отримано ряд кінетичних кривих в умовах псевдо першого порядку (таблиця ___).
Таблиця ___.
Дослід |
1 |
2 |
3 |
[A]0, моль/дм3 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
[B]0, моль/дм3 |
4,0 |
6,0 |
8,0 |
k, (по анаморфозі 2 поряду) |
0,0012 |
||
, по даним рис.__ |
0,00044 |
0,00067 |
0,00090 |
k, (по константа псевдо першого порядку) |
0,0011 |
Графічне відображення кінетичних кривих приведено на рис.__. Як і в попередньому випадку, кінетичні криві реагенту A (рис.__.а) повинні бути отримані експериментально – в результаті аналізу реакційної суміші, кінетичні криві реагенту B (рис.__.b) отримані в результаті розрахунку по рівнянням матеріального балансу. Криві витрати реагенту B є малокорисними для аналізу. Вони приведені для ілюстрації умови приблизної постійності концентрації реагенту в реакційній суміші. Висновки можна зробити в ході обробки кінетичних кривих витрати реагенту A. Так як дані кінетичні криві отримані при різних початкових концентраціях реагентів ([A]0≠[B]0) використовувати анаморфози не можна і слід використовувати анаморфозу другого порядку . На рис.___а відображення кінетичних кривих в цих анаморфозах. По-перше, кінетичні криві отримані при різних початкових концентраціях реагенту B наклались одна на одну(чому?), по-друге, кінетичні криві дають в анаморфозах пряму лінію. Друге спостереження є цілком закономірним. Реакція є реакцією другого порядку, а , рівняння не накладає жодних обмежень на співвідношення реагентів. Тому кінетичні криві другого порядку, що отримані в суттєвому надлишку одного з реагентів закономірно спрямляються в даних анаморфозах. Тангенс кута нахилу дозволяє оцінити константу швидкості цієї реакції (приведена в таблиці ___). Важливим для аналізує те, що ці ж криві другого порядку, що отримані в суттєвому надлишку одного з реагенту, спрямляються і в анаморфозах першого порядку (рис.__). Тобто, в результаті того, що реакція була проведена в умовах псевдо першого порядку, спостерігається спрямлення кінетичних кривих другого порядку в анаморфозах першого порядку. Це дозволяє зробити два важливих висновки. По-перше, реакція має перший порядок по реагенту B. На стільки понизився порядок. По-друге, порядок по реагенту A також становить 1. Кінетичні криві спрямились в анаморфозах першого порядку.
Слід звернути особливу увагу на наступний факт. Анаморфози на рис.___ накрались одна на одну. Цього не спостерігається у випадку анаморфоз на рис.____. Відомо, що кут нахилу анаморфоз визначає константу реакції. У випадку ж якщо, обробляються кінетичні криві в умовах аналізу на пониження порядку (рис.___) кут нахилу визначає не істину константу реакції, а псевдо константу (див. рівняння ). Тому для кожної кривої, по куту нахилу можна визначити свою константу. Виконавши цю процедуру отримаємо ряд псевдо констант, для яких можна відслідкувати залежність від початкової концентрації реагенту, що був взятий в надлишку (в даному випадку реагенту B). Значення констант псевдо першого порядку, що визначенні по куту нахилу кривих рис.___ наведені в таблиці, а на рис. ___ графічно відображена залежність їх значень від початкової концентрації реагенту B. Ця залежність має прямо пропорційний характер. Зрозуміло, що вона описується рівнянням . Тому по куту її нахилу можна визначити значення істинної константи реакції. Таким чином визначене значення константи реакції, для порівняння, приведено в таб. ____.