Гомогенді үдерістердің кинетикасы бойынша есептер

Жұмыс мақсаты: Гомогенді реакцияның жылдамдығын анықтау.

Жұмыс жоспары:

1. Гомогенді реакцияның жылдамдығын анықтау.

2. Реакцияның ретін аналитикалық (интегральды и дифференциальды әдістер) графикалық анықтау.

3. Есепті шығару үлгісі.

4. Өздігінен шығаруға арналған есептер.

Кілт сөздер: химиялық реакцияның жылдамдығы, реакция реттілігі, реакцияның жылдамдық тұрақтысы, химиялық реакцияның кинетикалық теңдігі, жартылай ыдырау уақыты

Бақылау сұрақтары:

1. Физикалық ұғымдар: жылдамдық, нольдік реттілік, жылдамдық тұрақтысы, реакциялық реттілік, реттілік, молекулалық, бөлшектік реттілік, лимиттеу стады

2. I ретті реакцияны талдау.

3. II ретті реакцияны талдау.

4. III ретті реакцияны талдау.

5. Реттілікті анықтау әдістері (интегралды)

6. Реттілікті анықтау әдістері (дифференциалды)

Глоссарий:

1. Химиялық реакция жылдамдығы – реагенттер концентрацияларының уақыт бойынша өзгеруі.

2. Орташа жылдамдық – реагенттер концентрациясының уақыт бірлігіндегі өзгеруі.

3. Шынайы жылдамдық – реагенттер концентрацияларының уақыт моментіндегі өзгерісі.

4. Молекулалық – химиялық реакциялардың элементарлы актысына қатысатын молекулалар саны.

5. Реакцияның реті – кинетикалық теңтеудегі концентрацияларының жанындағы дәреже көрсеткішін айтады.

6. Химиялық реакция жылдамдығының тұрақтысы - реагентер концентрациясы 1-ге тең болғандағы үдеріс жылдамдығы.

7. Нольдік рет – реагенттердің реакциялық облысқа берілуі тұрақты жылдамдықпен жүргенде және реагенттердің берілу жылдамдығы химиялық әрекеттесу жылдамдығына тең болған кездегі күрделі гетерогенді үдерістің реті.

8. Бөлшектік рет – лимиттеуші саты аралық саты болып табылатын, яғни үдеріс жылдамдығы аралық өнім концентрациясымен анықталатын күрделі гетерогенді үдеріс реті.

9. Лимиттеуші саты – толық үдеріс жылдамдығын анықтайтын күрделі үдеріс сатысы.

10. Жартылай ыдырау уақыты – бастапқы реагенттердің жартысы әрекеттесіп болатын уақыт.

Негізгі заңдылықтар

Реакция жылдамдығының кинетикалық тепе-теңдігі:

Реакция жылдамдығы үшін әсерлесуші массалар заңы:

Тепе-теңдік үшін әсерлесуші массалар заңы

Әр түрлі ретті реакциялардың негізгі кинетикалық заңдылықтары

n	1	2	3
КС
τ
τ1/2
KX

Реакцияның реттілігін анықтау:

Есепті шығару үлгісі

1-мысал. Зерттеу кезіндегі газдық фазадағы ацетонның ұлғаю реакциясынан келесі тәжірибелік мәліметтер алынды:

бастапқы қысым (Рбас.)	300	500	[мм рт. ст.]
жартылай ыдырау периоды (τ1/2)	23,8	24,0	[мин.]

Жылдамдық реакциясының тұрақтылығы мен реттілігін анықтау.

	Тәжірибелік мәліметтерді талдауда жартылай ыдырау уақыты бастапқы қысымға(немесе концентрацияға) тәуелді емес. Сәйкесінше, ацетонның ұлғаю реакциясының бірінші реті: n=1

теңдікті қолданамыз

Назар аударыңыз: Тапсырманы шешу кезінде реакция реттілігін дұрыс анықтау керек. 1+4 теңдіктер бойынша есептеу!

2-мысал. Реакция реттілігін анықтау

егер бір тәжірибедегі бірқалыпты температурада азоттың бес тотығының (N₂O₅) қысымы 728-ден 653 мм рт. ст.-ге дейін 15 минутта төмендеді, ал басқасында сол уақыт аралығында – 645-ден 580 мм рт ст ға дейін.

	ШЕШІМІ: Вант-Гофф теңдігінің дифференциалдық тәсілін қолданамыз (5): - конденсациялық жүйе үшін

немесе газдар үшін жылдамдықты анықтаймыз

яғни бірінші ретті реакция!

3-мысал. Екінші ретті реакцияның нейтрализация үрдісі үшін тұрақты жылдамдығы 5,4 [л/моль сек] тең. Күкірт қышқылының молі нартий негізінің молімен:

10 минут ішінде қанша қышқыл әсерлеседі, егер а=в=0,02 моль/л?

Осы уақыт ішінде қышқылдың 98% әсерлесуі үшін қышқылдың бастапқы концентрациясы қанша болуы керек?

	ШЕШІМІ: Шарт бойынша реакция реттілігі 2 тең, сондықтан Х1 ді табу үшін (4): қолданамыз, осыдан

Әсерлесуші заттардың мөлшерін анықтаймыз, %:

- конденсирленген жүйелерге арналған

	-	100%
	-

Егер әсер етсе X₂ = 98%, то X₂ = 0,98a₂

a₂ — X₂ = 0,02, онда

Назар аударыныз! Тепе-теңдіктегі емес үрдеріске кинетика заңдылықтарын қолданамыз!