- •Химическая кинетика
- •Формальная кинетика
- •2. По обратимости
- •4. В зависимости от фазового состава реакционной смеси.
- •5. Кинетическая классификация на основании понятий
- •Кинетика простых необратимых реакций
- •2. Интегральные методы определения порядка реакции
- •3. Дифференциальные методы Вант-Гоффа
- •Сложные реакции
- •Принцип независимости (сосуществования) отдельных стадий
- •Типы сложных реакций.
- •Предельные случаи протекания последовательной реакции
- •Лимитирующая стадия последовательной реакции
- •Зависимость для вещества а
- •Зависимость скорости химической реакции от температуры
- •2. Определение
2. По обратимости
а) Обратимые (двусторонние): , .
б) Необратимые (односторонние): , .
3. По механизму протекания реакции: простые (одностадийные) и
сложные (многостадийные с участием промежуточных частиц).
4. В зависимости от фазового состава реакционной смеси.
а) Гомогенные ( и гетерогенные
б) Гомофазные и гетерофазные
5. Кинетическая классификация на основании понятий
а) порядка реакции .
б) молекулярности .
Кинетика простых необратимых реакций
Различают два способа осуществления химического процесса: в стационарных условиях и в потоке. В первом случае реакция проводится в замкнутой системе, когда все реагирующие вещества от начала и до окончания реакции остаются в пределах рассматриваемой системы. В этом случае отсутствует материальный обмен с окружающей средой.
В случае реакций в потоке исходные вещества непрерывно поступают в реактор, а продукты уводятся из сферы реакции. Такие системы получили название открытых систем.
Ниже мы рассмотрим кинетику формально простых гомогенных газофазных реакций в замкнутых системах.
Необратимые реакции Iго порядка
,
Вывод уравнения , размерность
Анализ уравнения.
а) зависимость
аналитическая зависимость ,
график : , кинетическая кривая
б) графическая линейная зависимость ,
в) период полупревращения
Среднее время жизни реагирующей частицы .
а) ,
уменьшение числа молекул в промежутке от до и, таким образом, равно числу молекул, «доживших» до момента времени и распавшихся в последующий б/малый промежуток времени . Умножая на , найдем суммарную продолжительность жизни этих молекул. Тогда для всех молекул получаем , где
Но , и тогда
б) Все молекулы прореагируют за б/большой промежуток времени. Поэтому суммарную продолжительность жизни всех первоначально взятых молекул можно найти интегрируя правую часть последнего выражения от 0 до
5. К реакциям 1го порядка относятся реакции разложения, например, термический распад паров ацетона: и процессы радиоактивного распада.
Необратимые реакции 2го порядка:
1. Случай (а):
1) Вывод уравнения ,
2) Зависимость :
3) Графическая линейная зависимость ,
4) Период полупревращения,
5) Псевдомолекулярные реакции (гидролиз сложных эфиров),
2. Случай (б):
а) , где ,
б) ,
Необратимые реакции 3го порядка
1. :
,
Линейная зависимость : ,
Период полупревращения,
Необратимые реакции нулевого порядка
Вывод уравнения: ,
Зависимость , график
Необратимые реакции nго порядка
1. ,
2. Вывод уравнения
.
Реакции дробного порядка
1. Пример:
Механизм реакции:
3. Скорость реакции:
Методы измерения скоростей химических реакций
1. Суть метода :
2. Химические и физико-химические аналитические методы
а) химические методы определения концентраций реагентов
прямой (непосредственный) метод,
необходимость быстрого анализа – “торможение в пробе”
(“замораживание”, удаление катализатора, разбавление),
б) физико-химические методы (спектральные, электрохимич.,
хроматографические и т.д.)
основаны на регистрации какого-либо физ-хим свойства, которое пропорционально концентрации данного реагента. И далее по калибровочному графику свойство – концент-рация, полученному заранее, определяют концентрацию
достоинство – быстрое измерение
пример - по давлению реакционной смеси
Методы определения порядка реакции
Метод изолирования Оствальда (метод избытка) – общий подход
а) суть – определение частных порядков по каждому веществу при
практическом постоянстве концентраций других реагентов
б)
определение порядка реакции по реагенту :
где
аналогично определяют порядки по
общий порядок: