Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Для односторонних (необратимых) реакций






    В реакциях нулевого порядка скорость реакции от концентрации не зависит:

    или . (5.2)

    Это имеет место в тех случаях, когда убыль вещества в результате протекания химической реакции восполняется доставкой его из другой фазы или, если скорость процесса лимитируется подачей энергии, необходимой для активации реагирующих молекул. Нулевой порядок часто наблюдается в каталитических реакциях, когда скорость определяется концентрацией катализатора и не зависит от концентрации реагирующих веществ.

    После интегрирования (5.2) получают

     

    , (5.3)

    откуда видно, что концентрация реагирующего вещества линейно убывает со временем. Единица измерения константы скорости совпадает с единицей измерения скорости. Подставляя в (5.3) , определяют время, за которое прореагирует половина исходного вещества, (период полупревращения):

    .

    Реакция первого порядка – А ® продукты.

    Скорость реакции

    . (5.4)

    Уравнением первого порядка могут описываться скорости мономолекулярных реакций (изомеризация, термическое разложение и др.), а также ряда реакций с более сложным механизмом, например, гидролиза сахарозы с образованием фруктозы и глюкозы. Эта реакция бимолекулярная, однако, из-за наличия большого избытка воды скорость зависит только от концентрации сахарозы.

    После интегрирования (5.4) находят

    , (5.5)

    где – концентрация вещества А при t = 0.

    Период полупревращения

    Единица измерения константы скорости реакции первого порядка – с-1.

    Реакция второго порядка 2А ® продукты.

    Скорость реакции

    .

    После интегрирования:

    . (5.6)

    Период полупревращения:

    .

    Единица измерения константы скорости реакции второго порядка – м3/(моль× с).

    Реакция второго порядка А + В ® продукты.

    Скорость реакции

    . (5.7)

    После интегрирования

    . (5.8)

    Период полупревращения как понятие не определяется.

    Единица измерения константы скорости в этом случае – м3/(моль× с).

    Реакция n -го порядка: А1 + А2 + А3 … ® продукты.

    При скорость реакции равна

    .

    После интегрирования:

    . (5.9)


    Если с=с 0/2, то

    . (5.10)

    Время полупревращения реакции n -го порядка обратно пропорционально начальной концентрации реагентов в степени (n - 1).

    Единица измерения константы скорости реакции в этом случае – (моль/м3)1-n× с-1.

     

    Влияние температуры на константу скорости реакции

     

    Скорость большинства гомогенных реакции увеличивается в 2-4 раза при повышении температуры на каждые 10 градусов (правило Вант-Гоффа).

    Зависимость константы скорости одностадийной необратимой реакции от температуры описывается уравнением Аррениуса

    ,

    где В – постоянная; Е – энергия активации реакции.

    В логарифмической форме уравнение Аррениуса имеет вид

    . (5.11)

    Под энергией активации понимают тот избыток энергии по сравнению со средней энергией молекул при данной температуре, которой должны обладать молекулы, чтобы они могли вступить в реакцию. Энергию активации обычно относят к 1 моль вещества. Из уравнения (5.11) следует, что между логарифмом константы скорости реакции и обратной температурой существует линейная зависимость.

    В дифференциальной форме уравнение Аррениуса имеет вид

    . (5.12)

    Это соотношение позволяет установить связь между энергиями активации прямой и обратной реакций и изменением
    энтальпии (или внутренней энергии). Для этого в уравнении изобары реакции

    константу равновесия K выражают через отношение констант скоростей прямой k 1и обратной k2 реакций:

     

    .

    С учетом (5.12) получают (рис. 5.1):

    а б

    Рис. 5.1. Соотношения между энергиями активации

    прямой Е 1 и обратной Е 2 реакций и изменением энтальпии:

    а – экзотермическая реакция; б – эндотермическая реакция

     

    Энергия активации может быть рассчитана с использованием графической зависимости (5.11) ln k=f (1/T), по формуле

     

    ,

    где tga – тангенс угла наклона прямой линии.


    Для определения энергии активации может быть использовано уравнение:

    , (5.13)

    где k 1 и k 2 – константы скорости при температурах Т 1 и Т 2 соответственно.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.