Кинетика простых реакций
Кинетика реакций первого порядка
В общем виде можно записать:
А продукты
Пусть в исходный момент времени имеется а моль исходного вещества А. К моменту времени t прореагировало х моль вещества и осталось а – х моль вещества А.
Основное кинетическое уравнение скорости реакции первого порядка будет иметь вид:
.
(1.5)
Разделим переменные и проинтегрируем:
Получаем уравнение для расчета константы скорости:
k
=
.
(1.6)
Размерность константы скорости первого порядка [время-1].
Константу скорости можно найти также графически:
α
t
k = - tgα
На рисунке показаны зависимости х=f(t) и (а–х)=f(t). В точке пересечения а–х=х, значит х=а/2, т.е. к моменту времени 1/2 прореагирует половина взятого вещества, 1/2 называется временем или периодом полупревращения.
1/2
Период полупревращения реакций первого порядка:
1/2 = ln 2/k (1.7)
Кинетика реакций второго порядка
Стехиометрическое уравнение реакции можно записать в общем виде
А + В продукты.
Если а и b – начальные мольные концентрации реагирующих веществ А и В, а х – число моль в 1 л, которое прореагировало за время t, то основное кинетическое уравнение скорости реакции второго порядка можно представить:
.
(1.8)
Интегрирование
приводит к уравнению
константы скорости
(а
b):
k =
(1.9)
В простейшем случае концентрации веществ А и В одинаковы и а = b.
При этих условиях основное кинетическое уравнение скорости реакции второго порядка имеет вид:
(1.10)
Интегрирование дает уравнение константы скорости (а = b):
k
=
.
(1.11)
Для определения значения k можно также использовать графический метод:
В случае а = b строится график в координатах 1/(а – х) = f(t), константа скорости равна: k = tg .
α
t
Значение k для реакции второго порядка зависит от единиц, в которых выражена концентрация. Если выразить концентрацию в моль/л, а время в с, тогда константа скорости реакции второго порядка имеет размерность
[ л . моль-1 . с-1].
Период полупревращения реакций второго порядка:
Кинетика реакций третьего порядка
Для реакции 3-го порядка вида А + В + С продукты
можно написать следующее основное кинетическое уравнение:
.
(1.12)
В частном случае, когда a=b=c, основное кинетическое уравнение скорости реакции третьего порядка имеет вид:
(1.13)
В результате интегрирования получим уравнение константы скорости:
k
=
.
(1.14)
Для графического нахождения константы скорости строят зависимость:
a=b=c
α
t
Размерность константы скорости таких реакций [л2 . моль-2 . с-1].
Период полупревращения реакций третьего порядка:
