Реакции первого, второго, третьего и нулевого порядков, их математическое описание

Химических реакций

Лекция 15. Кинетические уравнения односторонних

Вопросы для самопроверки

1. Что называется скоростью химической реакции и от каких факторов она зависит?

2. Дайте определение понятий "средняя" и "истинная" скорость химической реакции.

3. Сформулируйте основной постулат химической кинетики (закон действующих масс).

4. Каков физический смысл константы скорости реакции?

5. Что такое молекулярность реакции, моно-, би- и тримолекулярные реакции? Приведите примеры.

6. Что называется порядком реакции, как оценивается порядок по отдельным реагирующим веществам и общий порядок? Всегда ли совпадают молекулярность и порядок реакции?

7. Какие реакции называются псевдомономолекулярными?

8. От чего зависит и от чего не зависит константа скорости химической
реакции?

9. Охарактеризуйте особенность гомогенных и гетерогенных реакций. Из каких основных стадий состоит гетерогенная химическая реакция?

15.1 Реакции первого, второго, третьего и нулевого порядков, их математическое описание.

15.2 Константа скорости и период полураспада химических реакций.

15.3 Способы определения порядка реакций.

Мономолекулярная реакция:

Итак, общий вид уравнения мономолекулярной необратимой химической реакции можно представить так:

А→продукты реакции.

Согласно закону действующих масс, скорость мономолекулярной химической реакции

(15.1)

Это кинетическое уравнение реакции первого порядка.

Выражение для расчета константы скорости реакции первого порядка получают интегрируя последнее уравнение в пределах от С₀ до С и от
t₀=0 до t.

или

(15.2)

где С₀ – начальная концентрация моль/л;

С – концентрация к моменту времени t.

Константа К реакции первого порядка имеет размерность обратного времени–t^-1,(с^-1, мин^-1 и т.д.).

Бимолекулярная реакция:

А+В→продукты реакции

или 2А →продукты реакции

или

(15.3)

Это кинетическое уравнение реакции второго порядка.

Если ,

,

. (15.4)

Размерность К реакции второго порядка зависит от способа выражения концентрации растворов .

Тримолекулярная реакция:

А+В+С→продукты реакции;

2А+В→продукты реакции;

3А→продукты реакции.

Если , то скорость реакции:

Это кинетическое уравнение реакции третьего порядка,

(15.5)

Размерность К реакции третьего порядка – .

В реакциях нулевого порядка скорость реакции от концентрации не зависит

(15.6)

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

Интегрирование последнего уравнения дает

, (15.7)

откуда видно, что концентрация реагирующего вещества линейно убывает со временем. Размерность К реакции нулевого порядка совпадает с размерностью скорости реакции.

Дата добавления: 2014-01-07