36) Кинетический анализ необратимых реакций нулевого порядка в закрытых системах.

Химическая кинетика – раздел химии, изучающий скорость и механизмы химических реакций.

При кинетических исследованиях химических реакций обычно возникают 3 типа задач:

1) изучение зависимости скорости от конц-ии реагентов определение последних во времени.

2) определение таких кинетических параметров как удельная скорость, константа скорости и энергия активации, нахождение которых является основной задачей химической кинетики.

3) исследование механизма сложных химических превращений.

Механизм реакций – совокупность элементарных стадий, слагающих процесс.

Классификация по механизму реакции:

1) Простой процесс – протекает в одну стадию (реагент → продукт);

2) Сложный процесс – многостадийный (реагент → промежуточные продукты → конечный продукт)

Скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ, взятых в некоторых степенях.

Т. е. для реакции

aA + bB + dD + ……→ eE + …..

можно записать:

V = kC_A^x C_B^y C_D^z…..

Коэффициент пропорциональности k есть константа скорости химической реакции. Константа скорости численно равна скорости реакции при концентрациях всех реагирующих веществ, равных 1 моль/л.

Показатель степени при концентрации каждого из реагирующих веществ в кинетическом уравнении химической реакции (соответственно х, у и z) есть частный порядок реакции по данному компоненту. Сумма показателей степени в кинетическом уравнении химической реакции (х + у + z) представляет собой общий порядок реакции. Порядок реакции определяется только из экспериментальных данных и не связан со стехиометрическими коэффициентами при реагентах в уравнении реакции. Стехиометрическое уравнение реакции представляет собой уравнение материального баланса и никоим образом не может определять характера протекания этой реакции во времени.

Иногда концентрации реагента не входят в выражение для скорости, в таком случае говоря, что реакция «нулевого порядка», т.е. нулевой порядок реакции указывает на независимость скорости реакции от концентрации. Такая зависимость возможна, если:

1) концентрация постоянна; 2) реакция протекает не совсем обычным путем (например, фотохим., каталит.)

-dC_A/dt = k , n = k

-dC_A/dt = k

C_A t

- ∫ dC_A = k ∫ dt

C_0A 0

C_0A + C_A = - kt

k₀ = 1/t • (C_0A - C_A) = C_0A - C_A/t

t = C_0A - C_A/k₀

При t = 0, C_0A = a

t не равно 0, C_A = a – x

k = a – (a-x)/t = x/t

dim [k₀] = [моль• с^-1• л^-1]

Для графического определения используем:

C_0A - C_A = kt

- C_A = kt - C_0A

C_A = - kt + C_0A

t = t_1/2 x = a/2

k₀ = a/ 2t_1/2

t_1/2 = a/ 2k₀

37)Реакции 3-ого порядка

Химическая кинетика рассматривает скорости химических реакций и параметры от которых они зависят. Наиболее важными параметрами являются концентрация, температура, давление. Скорость реакций в общем виде определяется изменением количества вещества в единицу времени, в единице реакционного пространства:, гдеR- реакционное пространство, n-число молей данного компонента в момент времени t.Скорость реакций выражается как производная от концентраций по времени для любого вещества, участвующего в реакций.

Важной характеристикой в химической кинетике является константа скорости. Ее физический смысл состоит в том, что при условии равенства концентрации реагирующих веществ(Са=Св=1) для гомогенных реакции константа скорости равна скорости реакции W=k, а для гетерогенных реакции .

Из всех кинетических характеристик химических реакции наиболее важной является константа скорости. Чем больше по величине константа скорости , тем больше скорость. Рассмотрим р-ции 3-его порядка с точки зрения кинетики. Есть 2 типа р-ции 3-его порядка

1)3А=С –при вз-ии получается один продукт

2)А+В+С=Е+Д+Ж-при вз-ии получается несколько продуктов.

1)С_А+С_В+С_С}=С_А

;

и ;Для графического определения используем ур-ие:.

x=a/2 . Еще одной кинетической характеристикой реакции является период полупревращения t_1/2 – время, за которое концентрация исходного вещества уменьшается вдвое по сравнению с исходной. Выразим t_1/2 для реакции третьего порядка, учитывая, что x=a/2 .Для реакции 3-его порядка период полураспада обратно пропорционален квадрату исх.с. Единица измерения К,т.е. dim. Таким образом, химическая кинетика-раздел химии,изучающий скорость и механизмы химических реакции, как было рассмотрено выше.

38-40)определить константу скорости первого и n-ого порядка расчетным и графическим способом, укажите ее размерность.уравнение расчета периода полураспада реакций 1-ого порядка.

Химическая кинетика рассматривает скорости химических реакций и параметры от которых они зависят. Наиболее важными параметрами являются концентрация, температура, давление. Скорость реакций в общем виде определяется изменением количества вещества в единицу времени, в единице реакционного пространства:, гдеR- реакционное пространство, n-число молей данного компонента в момент времени t.Скорость реакций выражается как производная от концентраций по времени для любого вещества, участвующего в реакций.

Важной характеристикой в химической кинетике является константа скорости. Ее физический смысл состоит в том, что при условии равенства концентрации реагирующих веществ(Са=Св=1) для гомогенных реакции константа скорости равна скорости реакции W=k, а для гетерогенных реакции .

Из всех кинетических характеристик химических реакции наиболее важной является константа скорости. Чем больше по величине константа скорости , тем больше скорость.

Рассмотрим зависимость от времени концентрации исходного вещества А для случая реакции первого порядка А ––> В. Реакции первого порядка характеризуются кинетическим уравнением вида

.

(1а)

(1б)

(1в)(1г)

Константу интегрирования определим из начальных условий: в момент времени t = 0 концентрация С₀=a,или прореагировало х молей вещества.Тогда(1д).(1ж)

Для графического определения используется уравнение (1б) в результате получаем:(1е)- уравнение прямой.В результате можно построить график зависимости логарифма концентрации от времени реакции первого порядка

Можно проследить, что логарифм концентрации для реакции первого порядка линейно зависит от времени (рис. 2.3) и константа скорости численно равна тангенсу угла наклона прямой к оси времени:.

Из уравнения 1б и 1д видно, что К зависит от концентрации исходных веществ. Уравнения 1в 1д 1е- кинетические уравнения первого порядка.Единица измерения К,т.е. dim[K]=

Еще одной кинетической характеристикой реакции является период полупревращения t_1/2 – время, за которое концентрация исходного вещества уменьшается вдвое по сравнению с исходной. Выразим t_1/2 для реакции первого порядка, учитывая, что С = ½С_о:

(1з).

Как видно из полученного выражения, период полупревращения реакции первого порядка не зависит от начальной концентрации исходного вещества.Таким образом,химическая кинетика-раздел химии,изучающий скорость и механизмы химических реакции,как было рассмотрено выше.