Критерии простой реакции:

- порядок реакции по i-му реагенту имеет целочисленное значение n_i = 0,1,2 и 3 (очень редко). Порядок реакции n_i = 0 хотя формально рассматривается в формальной кинетики, но относится к сложным реакция.

- общий порядок n =  n_{i ,} где n = 1,2 и редко 3

Если порядок по любому компоненту имеет дробное или отрицательное значение это прямое доказательство, что реакция сложная.

- Молекулярность и порядок реакции совпадают n_i = _i

- Энергия активации реакции положительна Еа > 0

Примеры из лекции:

СOCl₂ CO + Cl₂ ; r = k*C_СOCl2 ; n = 1 (реакция 1 порядка)

2NO₂  N₂O₄ ; r = k*C²_NO2 ; n = 2 (реакция 2 порядка)

С₂H₄ + Cl₂  С₂H₄Cl₂; r = k*C_Cl2 *C_С2H4 ; n = 2 (реакция 2 порядка)

2NO + Cl₂  продукт ; r = k*C_Cl2 *C²_NO; n = 3 (реакция 3 порядка)

Вывод: молекулярность простой реакции совпадает с ее общим порядком реакции.

Обратите внимание в выражение для скорости простой реакции не входят концентрации продуктов реакции.

Пример из экзаменационных билетов:

1. Определите общий порядок реакции и сделайте вывод о типе реакции (простая или сложная).

r = kC_A^1/2C_B^3/2

Ответ: Общий порядок n = ½ + 3/2 =2. Реакция сложная, т.к. порядки реакции имеют дробное значение

2. Кинетика фотохимического хлорирования тетрахлорэтилена в растворе

описывается уравнением :

Ответ: Реакция сложная, т.к. порядок по Cl₂ имеет дробное значение

Для простых реакций молекулярность и порядок реакции совпадают.

Несовпадение молекулярности и порядка реакции имеет место в трех основных случаях:

для сложных реакций,

для гетерогенных реакций и

для реакций с избытком одного из реагирующих веществ.

Кинетическая кривая - зависимость концентрации одного из реагентов или продуктов от времени.

С_i = f () .

Вид этого уравнения зависит от порядка реакции. Кинетическую кривую можно получить путем интегрирования выражения для скорости реакции: Например

А  Пр, n_i = _i =1 ;

∫dC_A/C_A = -∫k отсюда получим ln(C_A) = ln(C⁰_A ) -k

Время полупревращения ( или полураспада ) _1/2 - это время , за которое прореагирует половина взятого исходного вещества С_А=С⁰_А/2.

Например, для реакции первого порядка оно равно:

_1/2= ,

т.е. для реакций первого порядка время полупревращения не зависит от начальной концентрации реагента. Зависимость времени полупревращения от начальной концентрации для реакций других порядков приведены в таблице.

Задачи химической кинетики

• Все задачи химической кинетики разделяются на прямые и обратные. Прямая задача химической кинетики — это расчет скорости протекания реакции на основе информации о ее механизме, константах скоростей отдельных стадий реакции и о ее начальных условиях.

• Обратная задача химической кинетики — это процедура определения механизма сложного процесса, констант скоростей отдельных стадий реакции на основе опытных данных.

Дальнейшая работа основана на таблице формальной кинетики.

Методы определения порядков реакции (обратная задача) – номер метода совпадает с номером столбца в таблице

Для реакции _AА+ _BВ -- Пр

1 – Метод Вант-Гоффа

2 - Метод подбора уравнений (колонки 2.1., 2.2. )

3 - Метод времен _1/2 (кол. 3):

Вспомогательные методы

4. Метод понижения порядка. (Метод понижения порядка или изолирования Оствальда)

r = kC_A^naC_B^nb = k’C_A^na где k’ = kC_B^nb . Cправедливо, если C_B⁰ / C_A⁰ = 8-10 и более

Дальнейшая работа основана на таблице формальной кинетики.

n	r= k*ПCin	Y=ax +b	График	1/2	k	Примечание
n	r= k*ПCin	Y=ax +b	График	1/2	k	Примечание
0	r = kCa0 =k	Ca=Ca0-kt	Ca=f(t)	Ca0/2k	моль/л*c
1	r = kCa1	lnCa=lnCa0-kt	lnCa= f(t)	ln2/k	1/ c
2	r = kCa2	1/Ca = 1/Ca0 +kt	1/Ca = f(t)	1/Ca0 k	л/моль*с	Ca=Cb
2	r = kCaCb	lnCa/Cb= lnCa0/Cb0 + (Ca0-Cb0) kt	lnCa/Cb= f(t)		л/моль*с	CaCb
3	r = kCa3	1/Ca2 = 1/(Ca0)2 +2kt	1/Ca2 = f(t)	3/2*1/(Ca0)2 k	л2/моль2*с	Ca=Cb=Сс
Метод	1	2.1	2.2	3

Задачи на семинар построены не по реакциям различного порядка, а по типу экспериментальных данных.