Контрольні запитання:

1. Класифікація реакцій за молекулярністю.

2. Поняття про порядок реакції.

3. Класифікація реакцій за порядком.

4. Що називається часом напівперетворенням?

5. Характеристика реакцій різних порядків.

Література: Киреев В.А. Краткий курс физической химии. – М.: «Химия», 1969. - §§ 192-195, с. 465-471.

Тема: Способи визначення порядку реакції

План

13Диференціальні способи визначення порядку реакції

14Інтегральні способи визначення порядку реакції

1) графічний спосіб

2) спосіб підстановки

3) спосіб часу напівперетворення

1. Для визначення порядків хімічних реакцій використовують диференціальні та інтегральні способи.

Диференціальні способи використовують диференціальні кінетичні рівняння. Порядок реакції за допомогою цих способів обчислюється і представляється у вигляді числа. При цьому, оскільки спосіб базується на кінетичному експерименті, результат розрахунку містить в собі деяку похибку.

Приклад: визначимо диференціальним способом порядок реакції

А + В → D + F

Диференціальне кінетичне рівняння цієї реакції має вигляд

= k ∙

Задача визначення порядку реакції зводиться до визначення приватних порядків n₁ і n₂, так як n = n₁ + n₂. Для визначення кожного приватного порядку проводять окремий експеримент. В першому підтримують постійну концентрацію речовини А і змінюють концентрацію речовини В, а у другому - навпаки.

В кожному експерименті на швидкість буде впливати лише одна концентрація:

= k_В ∙ ,

= k_А ∙ .

Тут k_B = k ∙ і k_А = k ∙ . Після логарифмування отримаємо:

ln W₁ = ln k_B + n₂∙lnC_B ,

ln W₂ = ln k_A + n₁∙lnC_A .

Дані експеримента представляємо у вигляді графіків в координатах ln W – ln C, отримуємо рівняння двох прямих, в яких коефіцієнти перед аргументами і є шуканими приватними порядками.

2. Інтегральні способи базуються на перевірці вже відомих інтегральних залежностей. Порядок реакції не обчислюється, а знаходиться на основі висновку про виконання або невиконання тієї чи іншої залежності.

Найбільш відомі такі інтегральні способи визначення порядку реакції:

3. графічний спосіб

Він полягає в знаходженні лінійної залежності f© – t і порівнянні її з можливими залежностями для реакцій різних порядків.

Для визначення порядку реакції будують усі чотири залежності (C-t, ln C-t, 1/C-t, 1/C²-t). Відомо, що для реакцій різних порядків різні функції від концентрації лінійно залежать від часу.

C ln C 1/C 1/C²

C₀ lnC₀

t t t t

n = 0 n = 1 n = 2 n = 3

Ті координати, в яких залежність більше нагадує лінійну, і відповідає реальному порядку реакції.

2) спосіб підстановки

Він полягає в перевірці виразів для константи швидкості для реакцій різних порядків. З даних кінетичного експерименту для різних моментів часу по одній з формул обчислюється значення k. Якщо обчислені значення явно вказують. Що константа швидкості реакції не залежить від часу, вважають, що формула відповідає реальному порядку реакції. В протилежному випадку (якщо спостерігається або зростання, або зменшення константи швидкості при зміні часу) обирається інша формула і обчислення повторюється.

3) спосіб часу напівперетворення

Послідовно обчислюємо час напівперетворення для декількох концентрацій за формулами для різних порядків, щоб встановити залежність часу напівперетворення від початкової концентрації. Характер цієї залежності говорить про порядок реакції.