Скорость реакции может быть выражена через изменение концентрации любого участника реакции

Приведенная реакция является необратимой двухстадийной, причем обе составляющие ее реакции являются необратимыми реакциями первого порядка.

Уравнение легко интегрируется

С учетом принципа независимости, основной постулат химической кинетики позволяет записать

После преобразований получим

, (21)

где .

2) Параллельные реакции

Простейшая схема параллельной реакции, состоящей из двух одновременно протекающих реакций первого порядка

В А С.

(22)

(23)

Очевидно, что в любой момент времени t отношение концентраций продуктов реакции будет величиной постоянной

(24)

Рис.13. Зависимость концентраций реагента и продукта от времени для параллельных реакций первого порядка.

Совместное решение уравнений (23)-(24) позволит найти константы k₁ и k₂ раздельно.

3) Последовательные реакции

К последовательным относят реакции типа А В С.

(25)

(26)

(27)

Кинетические кривые для рассматриваемого случая показаны на рис.14.

Рис.14. Зависимость концентраций реагента и продукта от времени для последовательных реакций.

Положение максимума на кривой «C_B» (и точки перегиба на кривой «C_C») определяются соотношением величин k ₁ и k ₂:

а) если k ₁ >> k ₂, промежуточный продукт B будет устойчив и может быть достигнута концентрация C_B, соизмеримая с C_A; продукт С образуется с малой скоростью.

б) если k ₂ >> k ₁, промежуточный продукт B - неустойчив, его концентрация C_B - мала, но высока скорость образования продукта С.

Скорость всего процесса будет определяться лимитирующей стадией сложной реакции. В соответствии с принципом лимитирующей стадии скорость последовательной реакции определяется скоростью наиболее медленной стадии, суммарная скорость параллельных реакций определяется скоростью наиболее быстрой стадии.

Зависимость скорости реакции от температуры. В подавляющем большинстве случаев скорость реакции растет с увеличением температуры, что связано с увеличением константы скорости реакции.

Согласно эмпирическому правилу Вант-Гоффа, при повышении температуры на 10^оС скорость реакции увеличивается в 2-4 раза. Для количественного описания наблюдаемой зависимости введен температурный коэффициент g

или (28)

Правило Вант-Гоффа справедливо лишь в области температур вблизи комнатной. Более точную зависимость дает уравнение Аррениуса

(29)

Дата добавления: 2014-11-16