4.2 Влияние концентрации реагирующих веществ

4.2.1 Рассмотрим простую необратимую реакцию А R:

. (4.8)

Преобразуем уравнение и проинтегрируем его:

, (4.9)

. (4.10)

Концентрация С_А асимптотически приближается к нулю, следовательно, приходится вводить понятие . Движущей силой процесса является ордината; в конце процесса уменьшается концентрация, падает скорость химической реакции. Процесс заканчивается при величине , а это означает, что в реакционной смеси будут и продукт, и реагент (R и А). Приходится очищать продукт, а это дополнительные затраты (рисунок 4.8).

С

С_А,0 С_R

C_A

Рисунок 4.8 – Изменение концентрации компонентов

во времени для простых необратимых реакций

4.2.2 Рассмотрим обратимую реакцию А В. Для этой реакции движущей силой является разность концентраций (С_А - С_А^*), следовательно, вводится понятие (рисунок 4.9)

С

С_А,0 С_R

C_A

C_A^*

Рисунок 4.9 – Изменение концентрации компонентов

во времени для простых обратимых реакций

4.2.3 Рассмотрим параллельную реакцию

Изменение концентраций и реагентов представлено на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10 – Изменение концентрации компонентов

параллельных необратимых реакций во времени

4.2.4 Рассмотрим последовательную реакцию

Изменение концентраций реагентов будет определяться соотношением констант скоростей (рисунок 4.11).

k₁>>k₂ k₁<<k₂ k₁ k₂

C C C

С_А,0 С_А,0 C_N С_А,0

C_N

C_N

C_R C_R

C_A C_R C_A C_A

Рисунок 4.11 – Изменение концентрации компонентов

последовательной необратимой реакции во времени

Если k₁>>k₂, то в этом случае сразу образуется большое количество продукта R, которое в дальнейшем начинает расходоваться на синтез продукта N.

Если k₁<<k₂, то образующийся продукт R сразу начинает расходоваться на синтез продукта N.

Если k₁ k₂, то в этом случае кривые занимают промежуточное положение межу первыми двумя вариантами.