Определение кинетических параметров реакции


 

Основными кинетическими параметрами формально простой химической реакции являются порядок по компонентам, константа скорости и энергия активации реакции. Они определяются из экспериментальных зависимостей концентрации реагирующих веществ (или величин пропорциональных концентрации) от времени и температуры.

Для экспериментального определения порядка реакции (x и y в кинетическом уравнении) и константы скорости при конкретной температуре (k) обычно используют способ избыточных концентраций. Добавление в реакционную смесь в большом избытке всех реагирующих веществ, кроме одного, позволяет считать, что их концентрация в ходе реакции не меняется. Рассмотрим, например, реакцию nAA + nBB =nDD + nEE. Зависимость ее скорости от концентрации реагентов определяется уравнением

,nA;nB.

Если С0B>> C0A, то можно считать, что в ходе реакции концентрация вещества В не меняется(СB=С0Bconst). Тогда

; .

Это позволяет определить порядок реакции по компоненту А (x) дифференциальным или интегральным методами.

Дифференциальный метод.Порядок реакции по компоненту А (x) и константу скорости рассчитывают по экспериментально определенной зависимости скорости реакции от концентрации вещества, не находящегося в избытке (v=f(CA)). Поскольку , то в координатах lnv –lnCA зависимость скорости реакции от концентрации вещества А будет представлять собой прямую линию (рис. 2.6). Причем тангенс угла наклона этой прямой равен x, а отрезок, отсекаемый на оси lnv, равен lnk¢.

 
 

Рис. 2.6. Дифференциальный метод определения порядка реакции по компоненту

 

Порядок реакции x может быть как целым, так и дробным. Экспериментальные точки должны ложиться на прямую в пределах ошибки измерений. Если это условие не выполняется, то реакция не является формально простой, и уравнение закона действующих масс для ее описания неприменимо.

Интегральный метод. Порядок реакции по компоненту А (x) определяют по виду экспериментальной зависимости концентрации этого вещества от времени протекания реакции (CA=f(t)). Эта зависимость является линейной в координатах Сt для реакций нулевого порядка (рис. 2.7, а), lnCt – первого (рис.2.7, б), t – второго порядка (рис.2.7, в). Тангенс угла наклона прямой в соответствующих координатах равен k¢. Если экспериментальные точки в соответствующих координатах не ложатся на прямую линию в пределах ошибки измерений, то порядок реакции не равен 0,1,2 и должен определяться другим способом.

 

 
 

Рис. 2.7. Изменение концентрации вещества А (CA) во времени t, если кинетическое уравнение имеет вид : аx=0; б x=1; в x=2

 
 

Энергия активации химической реакции определяется из экспериментальной зависимости константы скорости (скорости реакции) от температуры. Поскольку , то очевидно, что в координатах lnk–1/T зависимость константы скорости от температуры представляет собой прямую линию. Тангенс угла наклона прямой равен Eак/R (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Зависимость логарифма константы скорости реакции (lnk) от обратной

температуры (1/Т, К)

 

 



Дата добавления: 2020-02-05; просмотров: 544;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.008 сек.