Основные представления и законы химической кинетики. Теоретические основы кинетики гомогенных реакций. Миттова И.Я - 14 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

14
Продолжительному значению υ соответствует протекание реакции сле-
ва направо, отрицательному – справа налево; υ = 0 –отвечает химическому
равновесию . Обратимой является любая гомогенная реакция , но положение
равновесия может быть настолько сильно смещено вправо, что скоростью
обратной реакции на всем протяжении процесса можно пренебречь , и рас-
сматривать его как односторонний :
[]
1
i
l
a
i
i
kA
υ
=
=
∏
Общее кинетическое уравнение для необратимой реакции простого типа
определено основным постулатом , или через удельную химическую пере-
менную :
[]
()
0
1
i
l
n
ii
i
d
kAa
dt
χ
υχ
=
==−
∏
В кинетике реакций простых типов решаются следующие задачи :
1. Прямая . Известен порядок реакции и k (в случае обратимой ре-
акции – k
1
и k
2
) . Надо найти концентрацию какого-либо из исходных веществ
или продуктов в определенный момент времени или найти время, за которое
концентрация какого-либо из реагентов или продуктов достигает определен -
ного значения .
2. Обратная . Получены экспериментальные данные по кинетике
неизвестной реакции. Требуется определить n, k (или n, k
1
, k
2
).
[
1
lglglg
ii
i
knA
υ
=
=+
∑
Формальная кинетика реакций . Закрытые системы
Простые реакции
1. Односторонние реакции первого порядка.
А
1
→ А
2
+ А
3
+… Закрытая система, V = const
1
1
A
A
kC
dt
dC
=−=υ
∫∫
=−
c
c
t
dtk
c
dc
0
0
; kt
c
c
−=
0
ln
0
kt
CCe
−
= ;
0
kt
kCe
−
υ=
Если x – количество А
1
, прореагировавшее в единице объема к данному мо-
менту времени, то : x = С
0
– С ,
)(
0
xCk
dt
dx
−=
. После интегрирования :
0
(1)
kt
xCe
=−
.
Эти уравнения позволяют рассчитать С
А
, концентрацию продуктов ре-
акции, скорость реакции в любой момент времени t и так далее, если извест-
ны k, то есть решить прямую задачу химической кинетики. Можно решить и
обратную задачу, то есть , зная концентрацию реагента или скорость реакции
в различные моменты времени, выяснить возможности описания зависимо-
сти С = f(t) уравнением 1-го порядка, и рассчитать k . Для этого логарифми-
руют соответствующую зависимость , получают lnC = lnC
0
– kt , то есть lnC = 
                                                     14
    П родол ж ител ь ном узначению υ соответствует протекание реакции сл е-
ва направо, отрицател ь ном у– справа нал ево; υ = 0 – отвечает хим ическом у
равновесию . О братим ой явл яется л ю бая гом огенная реакция, но пол ож ение
равновесия м ож ет бы ть настол ь ко сил ь но см ещ ено вправо, что скорость ю
обратной реакции на всем протяж ении процесса м ож но пренебречь , и рас-
                                                              l
см атривать его как односторонний: υ = k ∏ [ Ai ] ai
                                                             i =1
    О бщ еекинетическоеуравнениедл я необратим ой реакции простого типа
определ ено основны м постул атом , ил и через удел ь ную хим ическую пере-
м енную : υ = d χ = k ∏ ([ Ai ] − a i χ )
                      l                   n      i

                               0
                  dt       i =1

     В кинетикереакций просты х типов решаю тся сл едую щ иезадачи:
     1.     П рям ая. И звестен порядок реакции и k (в сл учае обратим ой ре-
акции – k1 и k2). Н адо найти концентрацию какого-л ибо из исходны х вещ еств
ил и продуктов в определ енны й м ом ент врем ени ил и найти врем я, закоторое
концентрация какого-л ибо из реагентов ил и продуктов достигает определ ен-
ного значения.
     2.     О братная. П ол учены эксперим ентал ь ны е данны е по кинетике
неизвестной реакции. Т ребуется определ ить n, k (ил и n, k1, k2).
                             lgυ = lg k + ∑ ni lg [ Ai ]
                                                      i =1


              Фор м альная кине т ика р е акций . Закр ы т ы е сист е м ы
                                  П росты ереакции
       1.      О дносторонниереакции первого порядка.
       А 1 → А 2 + А 3 +… Закры тая систем а, V = const
        dC A1
υ=−              = kC A1
          dt
   c    t
    dc           c
− ∫ = k ∫ dt ; ln = − kt
  c0 c  0        c0
C = C0e − kt ;                    υ = kC0e− kt
Е сл и x – кол ичество А 1, прореагировавшее в единице объем а к данном ум о-
м ентуврем ени, то: x = С 0 – С ,
dx
   = k(C0 − x) . П осл еинтегрирования: x = C0 (1 − ekt )
dt                                                        .
     Э ти уравнения позвол яю т рассчитать С А , концентрацию продуктов ре-
акции, скорость реакции в л ю бой м ом ент врем ени t и так дал ее, есл и извест-
ны k, то есть решить прям ую задачухим ической кинетики. Мож но решить и
обратную задачу, то есть , зная концентрацию реагентаил и скорость реакции
в разл ичны е м ом енты врем ени, вы яснить возм ож ности описания зависим о-
сти С = f(t) уравнением 1-го порядка, и рассчитать k. Д л я этого л огариф м и-
рую т соответствую щ ую зависим ость , пол учаю т lnC = lnC0 – kt , то есть lnC =

Страницы