1.5Химическая кинетика

1.5.1Основные кинетические уравнения химических реакций различных порядков

Если реакция протекает по нулевому порядку, то

,

после интегрирования в интервале от С₀ до С за время от 0 до :

С = С0 – k .

(5.1)

Следовательно, в реакциях нулевого порядка концентрация линейно уменьшается со временем. Уравнение (5.1) – кинетическое уравнение реакции нулевого порядка.

Период полураспада (полупревращения) , равный времени, за которое концентрация исходного продукта уменьшается в два раза (С = ) составит:

окончательно

.

(5.2)

Константа скорости может быть найдена из (5.1):

.

(5.3)

Выражение для скорости реакции первого порядка:

.

После разделения переменных и интегрирования от 0 до при изменении концентрации от С₀ до С:

,

(5.4)

и окончательно:

,	(5.5)
.	(5.6)

Подставляя , уравнение для расчета периода полураспада:

.

(5.7)

Таким образом, для реакции первого порядка выполняются следующие закономерности: зависимость концентрации от времени экспоненциальная; зависимость логарифма концентрации от времени линейная; период полураспада не зависит от начальной концентрации.

При равенстве концентраций исходных продуктов реакции кинетические уравнения реакций второго и третьего порядков соответственно запишутся:

и .

После разделения переменных:

и ,

и после интегрирования:

и .

(5.8)

Из (12.8) для реакции второго порядка:

.

(5.9)

Полагая, что для :

.

(5.10)

Для реакции третьего порядка:

,	(5.11)
.	(5.12)

Таким образом, для реакций второго порядка наблюдается линейная зависимость от времени (5.9), а период полураспада обратно пропорционален начальной концентрации. Для реакций третьего порядка наблюдается линейная зависимость от времени величины, обратной квадрату концентрации исходного продукта реакции. Период полураспада таких реакций обратно пропорционален квадрату начальной концентрации.