Քիմիական ռեակցիայի արագության չափում: Արագության հաստատունը հաշվարկվում է Զրոյական կարգի ռեակցիայի բանաձևով

Հարց թիվ 3

Ո՞ր գործոններից է կախված քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատունը:

Ռեակցիայի արագությունը հաստատուն (հատուկ ռեակցիայի արագություն) համաչափության գործակիցն է կինետիկ հավասարման մեջ։

Ռեակցիայի արագության հաստատունի ֆիզիկական նշանակությունը կԶանգվածային գործողության օրենքի հավասարումից հետևում է. կԹվայինորեն հավասար է ռեակցիայի արագությանը յուրաքանչյուր արձագանքող նյութի կոնցենտրացիայի դեպքում, որը հավասար է 1 մոլ/լ:

Ռեակցիայի արագության հաստատունը կախված է ջերմաստիճանից, ռեակտիվների բնույթից, համակարգում կատալիզատորի առկայությունից, բայց կախված չէ դրանց կոնցենտրացիայից։

1. Ջերմաստիճանը. Ջերմաստիճանի յուրաքանչյուր 10°C բարձրացման դեպքում ռեակցիայի արագությունը մեծանում է 2-4 անգամ (վանտ Հոֆի կանոն)։ Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է t1-ից t2, ռեակցիայի արագության փոփոխությունը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով բանաձևը. g-ն այս ռեակցիայի ջերմաստիճանի գործակիցն է): Վանտ Հոֆի կանոնը կիրառելի է միայն նեղ ջերմաստիճանի միջակայքում: Ավելի ճշգրիտ է Արենիուսի հավասարումը. k = A e –Ea/RT, որտեղ A-ն հաստատուն է՝ կախված ռեակտիվների բնույթից. R-ը գազի համընդհանուր հաստատունն է. Ea-ն ակտիվացման էներգիան է, այսինքն՝ էներգիան, որը պետք է ունենան բախվող մոլեկուլները, որպեսզի բախումը հանգեցնի քիմիական փոխակերպման: Քիմիական ռեակցիայի էներգետիկ դիագրամ. Էկզոթերմիկ ռեակցիա Էնդոթերմիկ ռեակցիա A - ռեակտիվներ, B - ակտիվացված համալիր (անցումային վիճակ), C - արտադրանք: Որքան բարձր է ակտիվացման էներգիան Ea-ն, այնքան ռեակցիայի արագությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: 2. Ռեակցող նյութերի շփման մակերեսը. Տարասեռ համակարգերի դեպքում (երբ նյութերը գտնվում են ագրեգացման տարբեր վիճակներում), որքան մեծ է շփման մակերեսը, այնքան ավելի արագ է ընթանում ռեակցիան։ Պինդ մարմինների մակերեսը կարելի է մեծացնել մանրացնելով, իսկ լուծվող նյութերի համար՝ լուծելով դրանք։ 3. Կատալիզ. Այն նյութերը, որոնք մասնակցում են ռեակցիաներին և մեծացնում դրա արագությունը՝ ռեակցիայի վերջում մնալով անփոփոխ, կոչվում են կատալիզատորներ։ Կատալիզատորների գործողության մեխանիզմը կապված է ռեակցիայի ակտիվացման էներգիայի նվազման հետ՝ միջանկյալ միացությունների առաջացման պատճառով։ Միատարր կատալիզի ժամանակ ռեակտիվները և կատալիզատորը կազմում են մեկ փուլ (գտնվում են ագրեգացման նույն վիճակում), մինչդեռ տարասեռ կատալիզի դեպքում դրանք տարբեր փուլեր են (գտնվում են ագրեգացման տարբեր վիճակներում): Որոշ դեպքերում անցանկալի քիմիական պրոցեսների առաջացումը կարող է կտրուկ դանդաղեցնել՝ ռեակցիայի միջավայրին ինհիբիտորներ ավելացնելով («բացասական կատալիզի» երևույթը)։

Հարց թիվ 4

Ձևակերպե՛ք և գրե՛ք ռեակցիայի զանգվածային գործողության օրենքը.

2 NO+O2=2NO2

ԶԱՆԳՎԱԾԱՅԻՆ ԳՈՐԾՈՂՈՒԹՅԱՆ ՕՐԵՆՔ. Քիմիական ռեակցիայի արագությունը համաչափ է արձագանքող նյութերի կոնցենտրացիաների արտադրյալին: 2NO + O2 2NO2 ռեակցիայի համար զանգվածի գործողության օրենքը կգրվի հետևյալ կերպ՝ v=kС2(NO)·С (O2), որտեղ k-ն արագության հաստատուն է՝ կախված ռեակտիվների բնույթից և ջերմաստիճանից։ Պինդ նյութերի հետ կապված ռեակցիաների արագությունը որոշվում է միայն գազերի կամ լուծված նյութերի կոնցենտրացիայով՝ C + O2 = CO2, v = kCO2:

Գործոն կ (1.3)-(1.8) կինետիկ հավասարումների մեջ, որը ցույց է տալիս գործընթացի արագությունը, երբ ռեակտիվների կոնցենտրացիաները հավասար են միասնությանը, կոչվում է քիմիական գործընթացի արագության հաստատուն:

Արագության հետ մեկտեղ քիմիական գործընթացի արագության հաստատունը քիմիական կինետիկայի հիմնական պարամետրն է:

Տարբեր կարգի ռեակցիաների արագության հաստատուններն ունեն անհավասար չափեր: (1.5) հավասարումից հետևում է, որ արագության հաստատունի չափը առաջին կարգի ռեակցիայի համար տ -1 ; (1.7) հավասարումից – երկրորդ կարգի արագության հաստատունի չափը գ -1 տ -1 ; երրորդ կարգի արագության հաստատունը, ինչպես հետևում է (1.8) հավասարումից, ունի չափ գ -2 տ -1 , Որտեղ գ - համակենտրոնացում, տ - ժամանակ.

Համակենտրոնացումը սովորաբար չափվում է մոլ/լ, իսկ ժամանակը վայրկյաններով է ( Հետ) Այնուհետև առաջին կարգի արագության հաստատունի չափն է s -1 , երկրորդ - լ.մոլ -1 ս -1, երրորդ - լ 2.մոլ -2.ս -1.

Ռեակցիայի արագության հաստատունը կախված է այն միացությունից, որի համար այն չափվում է: Օրինակ՝ ազոտի երկօքսիդի դիմերիզացման ռեակցիայում

NO 2-ի անհետացման արագությունը երկու անգամ գերազանցում է N 2 O 4-ի առաջացման արագությունը:

Արրենիուսի հավասարումը

Քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատունը սովորաբար կտրուկ աճում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: Սովորաբար, ռեակցիայի խառնուրդի ջերմաստիճանի բարձրացումը 10 ° C-ով հանգեցնում է ռեակցիայի արագության 2-4 անգամ ավելացման: Ռեակցիայի արագության հաստատունի կախվածությունը ջերմաստիճանից շատ դեպքերում կարելի է նկարագրել Արենիուսի հավասարմամբ

, (1.9)

Որտեղ Եա- ակտիվացման էներգիա;

Ռ- ունիվերսալ գազի հաստատուն հավասար է 8,3 Ջ/(մոլ.Կ),

Ա - նախաէքսպոնենցիալ գործոն - հաճախականության գործակից, որն ունի արագության հաստատունի չափ:

Որքան մեծ է արժեքը Եա , այնքան արագ է բարձրանում ռեակցիայի արագությունը ջերմաստիճանի հետ: Եթե ​​ռեակցիաները պարզ են, ապա քանակը Եացույց է տալիս, թե ինչ նվազագույն ավելցուկային էներգիա պետք է ունենան 1 մոլի վրա արձագանքող մասնիկները, որպեսզի նրանք կարողանան ռեակցիայի մեջ մտնել: Մասնիկներ, որոնց էներգիան մեծ է կամ հավասար Եա, կոչվում են ակտիվ:

Մի քանի փուլից բաղկացած բարդ ռեակցիաների համար պարամետրը Եա(1.9) հավասարման մեջ միշտ չէ, որ պարզ ֆիզիկական նշանակություն ունի և հաճախ առանձին փուլերի ակտիվացման էներգիայի ֆունկցիա է: Այնուամենայնիվ, այս դեպքում նույնպես պարամետրը Եահամարվում է ակտիվացման էներգիա, թեև ավելի ճիշտ է այն անվանել արդյունավետ կամ էմպիրիկ ակտիվացման էներգիա։

Ընտրանքներ Ե ա Եվ Ա կարելի է որոշել ռեակցիայի արագության հաստատունի ջերմաստիճանից կախվածությունից՝ օգտագործելով (1.9) հավասարումը, որը գրված է հետևյալ կերպ.

(1.10)

Կախվածության գրաֆիկից ln կ 1-ից/Տ(նկ. 1.2) հեշտ է գտնել ln Ա Եվ ԵԱ /Ռ , և նրանցից Ա Եվ ԵԱ.Սկզբունքորեն որոշել ԵԱԵվ Ա բավական է իմանալ արագության հաստատունները կ 1 Եվ կ 2 երկու ջերմաստիճանում Տ 1 Եվ Տ 2

Նկար 1.2 - Արենիուսի ռեակցիայի արագության կախվածությունը ջերմաստիճանից

Այնուհետև, համաձայն (1.10) հավասարման.

Այս սահմանումը Ե ա Որպես կանոն, բավարար ճշգրտություն չի ապահովում, և առաջարկվում է ակտիվացման էներգիան որոշել՝ օգտագործելով արագության հաստատունի առնվազն չորս արժեք չորս տարբեր ջերմաստիճաններում՝ առնվազն 30-40 °C միջակայքում:

Զրոյական կարգի ռեակցիա

Բենզոլի, տոլուոլի, էթիլբենզոլի միատարր նիտրացիա իրականացնելիս ազոտական ​​թթվի մեծ ավելցուկով (5 մոլ НNO 3 նիտրացված միացության 0,1 մոլի դիմաց) պարզվել է, որ նիտրացման արագությունը մնում է անփոփոխ մինչև ամբողջ նիտրացված միացությունը չի արձագանքում։

Հետևաբար, ռեակցիան զրոյական կարգի է.

Այս պայմաններում բենզոլի, տոլուոլի և էթիլբենզոլի նիտրացման արագության հաստատունի արժեքը նույնն է և կախված չէ նիտրացված միացության կոնցենտրացիայից: Սա բացատրվում է նրանով, որ ազոտական ​​թթվի ավտոպրոտոլիզի ժամանակ նիտրոնիումի կատիոնի ձևավորման արագությունը ցածր է անուշաբույր միացության նիտրացման արագությունից.

և քանի որ ազոտաթթուն առկա է մեծ քանակությամբ, դրա կոնցենտրացիան ռեակցիայի ընթացքում գործնականում չի փոխվում։

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը փորձնականորեն որոշելու համար անհրաժեշտ է ժամանակի ընթացքում նախնական կամ վերջնական նյութերի կոնցենտրացիայի փոփոխության վերաբերյալ տվյալներ ունենալ։ Այն մեթոդները, որոնցով դա կարելի է անել, բաժանված են քիմիականԵվ ֆիզիկաքիմիական.

Քիմիական մեթոդները հիմնված են ռեակցիայի անոթում նյութի քանակի կամ դրա կոնցենտրացիայի ուղղակի որոշման վրա։

Ամենից հաճախ այդ նպատակների համար օգտագործվում են քանակական վերլուծության այնպիսի տեսակներ, ինչպիսիք են տիտրաչափությունը և ծանրաչափությունը: Եթե ​​ռեակցիան դանդաղ է ընթանում, ապա ռեակտիվների սպառումը վերահսկելու համար ռեակցիայի միջավայրից որոշակի պարբերականությամբ նմուշներ են վերցվում: Այնուհետեւ որոշվում է ցանկալի նյութի պարունակությունը։ Օրինակ, տիտրումը ալկալիով որոշում է թթվի քանակությունը համակարգում, երբ ռեակցիան ընթանում է

R 1 – COOH + R 2 – OH → R 1 – COO – R 2 + H 2 O

Եթե ​​ռեակցիան ընթանում է մեծ արագությամբ, ապա նմուշ վերցնելու համար այն դադարեցվում է հանկարծակի սառեցման, կատալիզատորի արագ հեռացման, նոսրացման կամ ռեակտիվներից մեկի ոչ ռեակտիվ վիճակի տեղափոխման միջոցով:

Անալիզի քիմիական մեթոդները բնութագրվում են պարզությամբ, մատչելիությամբ և լավ ճշգրտությամբ:

Ժամանակակից փորձարարական կինետիկայի մեջ նրանք առավել հաճախ օգտագործում են վերլուծության ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ . Նրանք թույլ են տալիս վերահսկել նյութի կոնցենտրացիայի փոփոխությունները անմիջապես ռեակցիայի ընթացքում՝ առանց այն դադարեցնելու կամ նմուշ վերցնելու: Այս մեթոդները հիմնված են համակարգի ցանկացած ֆիզիկական հատկության չափման վրա, որը փոփոխվում է ժամանակի ընթացքում և կախված է դրանում որոշակի միացության քանակական պարունակությունից. օրինակ՝ ճնշում (եթե ռեակցիայի մեջ ներգրավված են գազեր), էլեկտրական հաղորդունակությունը, բեկման ինդեքսը, ռեագենտի կամ ռեակցիայի արտադրանքի կլանման սպեկտրը ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի կամ ինֆրակարմիր շրջաններում։ Էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսի (EPR) և միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի (NMR) սպեկտրները լայնորեն կիրառվում են։

Սպեկտրային մեթոդների կիրառումը հիմնված է այն փաստի վրա, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման կլանումը համամասնական է նյութի քանակին կամ համակարգում դրա կոնցենտրացիային:

Սովորաբար ռեակցիաները փորձնականորեն ուսումնասիրվում են փակ համակարգում (այսինքն՝ հաստատուն ծավալով) և արդյունքները ներկայացվում են գրաֆիկական՝ այսպես կոչված. կինետիկ կոր, արտահայտելով ռեագենտի կամ ռեակցիայի արտադրանքի կոնցենտրացիայի կախվածությունը ժամանակից։ Այս կախվածության վերլուծական ձևը կոչվում է կինետիկ կորի հավասարումը. Ի տարբերություն հիմնական կինետիկ հավասարման, արձագանքող նյութերի սպառման կորերի (կամ ռեակցիայի արտադրանքի կուտակման) հավասարումները որպես պարամետրեր պարունակում են բաղադրիչների սկզբնական կոնցենտրացիաները (C 0) t = 0 պահին:

Այս հավասարումներից ստացվում են բանաձևեր՝ հաշվարկելու ռեակցիայի արագության հաստատունը և կես կյանքի ժամանակը(t½) – ժամանակահատված, որի ընթացքում ընդունված մեկնարկային նյութի կեսը սպառվում է, այսինքն. դրա կոնցենտրացիան կնվազի 2 անգամ և կհավասարվի C-ին Օ /2.

Զրոյական կարգի ռեակցիաներում սկզբնական նյութի կոնցենտրացիան ժամանակի ընթացքում գծային նվազում է (նկ. 37):

Բրինձ. 37. Ելակետային նյութի կոնցենտրացիայի փոփոխությունը ժամանակի ընթացքում զրոյական կարգի ռեակցիայի ժամանակ

Մաթեմատիկորեն այս գծային հարաբերությունը կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

Որտեղկ- արագության հաստատուն, C 0 – ռեագենտի սկզբնական մոլային կոնցենտրացիան, C – կոնցենտրացիան ժամանակինտ.

Դրանից մենք կարող ենք ստանալ զրոյական կարգի քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատունը հաշվարկելու բանաձևը:

k = (C 0 – C):

Զրոյական կարգի արագության հաստատունը չափվում է մոլ/լ ∙ վ-ով (մոլլ -1 · Հետ -1 ).

Զրոյական կարգի ռեակցիայի կես փոխակերպման ժամանակը համաչափ է սկզբնական նյութի կոնցենտրացիայի հետ

Առաջին կարգի ռեակցիաների համար C, t կոորդինատներում կինետիկ կորը էքսպոնենցիալ բնույթ ունի և այսպիսի տեսք ունի (Նկար 38) Մաթեմատիկորեն այս կորը նկարագրվում է հետևյալ հավասարմամբ.

C = C 0 e - kt

Բրինձ. 38. Ժամանակի ընթացքում սկզբնական նյութի կոնցենտրացիայի փոփոխություն առաջին կարգի ռեակցիայի ժամանակ

Գործնականում առաջին կարգի ռեակցիաների համար կինետիկ կորը ամենից հաճախ գծագրվում է ℓnC,t կոորդինատներով։ Այս դեպքում նկատվում է ℓnС-ի գծային կախվածություն ժամանակից (նկ. 39):

ℓnС = ℓnС 0 –kt

Բրինձ. 39. Ռեագենտի կոնցենտրացիայի լոգարիթմի կախվածությունը առաջին կարգի ռեակցիայի առաջացման ժամանակից.

Համապատասխանաբար, արագության հաստատունի և կիսափոխանակման ժամանակի արժեքը կարող է հաշվարկվել հետևյալ բանաձևերի միջոցով

k = ℓn կամ k= 2,303ℓg

(տասնորդական լոգարիթմից բնականին անցնելիս):

Առաջին կարգի ռեակցիայի արագության հաստատունն ունի չափ տ –1 , այսինքն. 1/վ և կախված չէ համակենտրոնացման միավորներից: Այն ցույց է տալիս մոլեկուլների մասնաբաժինը, որոնք արձագանքում են մեկ միավորի ժամանակում համակարգում ռեագենտի մոլեկուլների ընդհանուր թվին: Այսպիսով, առաջին կարգի ռեակցիաներում սկզբնական նյութի վերցված քանակի հավասար ֆրակցիաները սպառվում են հավասար ժամանակահատվածներում։

Առաջին կարգի ռեակցիաների երկրորդ տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ նրանց համար t ½-ը կախված չէ ռեագենտի սկզբնական կոնցենտրացիայից, այլ որոշվում է միայն արագության հաստատունով:

Երկրորդ կարգի ռեակցիաների համար կոնցենտրացիայի կախվածության հավասարման ձևը կդիտարկենք միայն ամենապարզ դեպքի համար, երբ տարրական գործողության մեջ մասնակցում են 2 նույնական մոլեկուլ կամ տարբեր նյութերի մոլեկուլներ, բայց դրանց սկզբնական կոնցենտրացիաները (C 0) հավասար. Այս դեպքում 1/C,t կոորդինատներում նկատվում է գծային կախվածություն (նկ. 40): Այս հարաբերությունների մաթեմատիկական հավասարումը կգրվի հետևյալ կերպ.

Բրինձ. 40. Ռեագենտի հակադարձ կոնցենտրացիայի կախվածությունը ժամանակից երկրորդ կարգի ռեակցիայի համար

Մշտական արագությունը հաշվարկվում է բանաձևով

և չափվում է ձիաուժով -1 ∙մոլ -1 , այսինքն. դրա թվային արժեքը կախված է այն միավորներից, որոնցում չափվում է նյութի կոնցենտրացիան։

Երկրորդ կարգի ռեակցիաների կես կյանքը հակադարձ համեմատական ​​է ռեագենտի սկզբնական կոնցենտրացիայի հետ

Դա պայմանավորված է նրանով, որ երկրորդ կարգի ռեակցիաների արագությունը մեծապես կախված է միավոր ժամանակում արձագանքող նյութերի մոլեկուլների միջև բախումների քանակից, որն, իր հերթին, համաչափ է մեկ միավորի ծավալի մոլեկուլների քանակին, այսինքն. նյութի կոնցենտրացիան. Այսպիսով, որքան մեծ է նյութի կոնցենտրացիան համակարգում, այնքան ավելի հաճախ մոլեկուլները բախվում են միմյանց և այնքան քիչ ժամանակ կունենա դրանց կեսը արձագանքելու համար:

Երրորդ կարգի ռեակցիաները, ինչպես արդեն նշվեց, չափազանց հազվադեպ են և գործնական հետաքրքրություն չեն ներկայացնում: Հետեւաբար, այս առումով մենք դրանք չենք դիտարկի:

Ուղեցույց լաբորատոր աշխատանքի համար

Ուսանողների «Քիմիա» առարկայից

Կազմել է Վ.Ս. Ակսենովը

Գրախոս

Քիմիական գիտությունների դոկտոր, պրոֆեսոր Ֆ.Ֆ. Նիյազի

Քիմիական ռեակցիաների արագությունը«Քիմիա» առարկայի լաբորատոր աշխատանքի ուղեցույցներ / Կուրսկ. պետություն տեխ. Համալսարան; Կոմպ. Վ.Ս.Աքսենով. Kursk, 2003. 20 p.

Ներկայացված են մեթոդական նյութեր «Քիմիական ռեակցիաների արագությունը» թեմայի ուսումնասիրության, քիմիական ռեակցիաներում արագությունների հաշվարկման և լաբորատոր աշխատանք կատարելու համար։

Նախատեսված է ընդհանուր քիմիա սովորող բոլոր մասնագիտությունների ուսանողների համար

Աղյուսակ 2. Իլ. 2.

ՀՎՀՀ 06430 10.12.01թ.

Ստորագրված է տպագրության համար։ Ձևաչափ 60x84 1/16. Օֆսեթ տպագրություն. Cond.bake.l. 1.16. ակադեմիկոս-խմբ.լ. 1.05. Տպաքանակը՝ 50 օրինակ։

Պատվիրել

Կուրսկի պետական ​​տեխնիկական համալսարան.

Կուրսկի պետական ​​տեխնիկական համալսարանի հրատարակչական և տպագրական կենտրոն։ 305040 Կուրսկ, փ. Հոկտեմբերի 50, 94.

1. Անվտանգության հարցեր թեմայի վերաբերյալ

2. Որքա՞ն է քիմիական ռեակցիայի արագությունը: Ի՞նչ միավորներով է այն չափվում:

3. Ո՞րն է ռեակցիայի իրական և միջին արագությունը:

4. Ո՞րն է ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը (զանգվածի գործողության օրենքը):

5. Ինչպե՞ս է գրվում համասեռ ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը:

6. Որո՞նք են տարասեռ ռեակցիաների առանձնահատկությունները:

7. Որո՞նք են կինետիկ, դիֆուզիոն և խառը հսկողությունը տարասեռ ռեակցիաներում:

8. Գրելու ի՞նչ ձևեր կան տարասեռ ռեակցիաների կինետիկ հավասարումների համար:

10 Ի՞նչ է ռեակցիայի արագության հաստատունը: Ո՞ր ռեակցիայի պայմաններն են ազդում արագության հաստատունի վրա և որոնք չեն ազդում:

12 . Ե՞րբ է ճնշումն ազդում քիմիական ռեակցիայի արագության վրա:

13 . Ինչպե՞ս է ջերմաստիճանը ազդում քիմիական ռեակցիայի արագության վրա: Տվեք Վան Հոֆի հավասարումը:

14 . Որքա՞ն է ռեակցիայի ջերմաստիճանի գործակիցը:

. Ի՞նչ է կատալիզը: Գործընթացի ի՞նչ պարամետրերի վրա է ազդում կատալիզատորը:

Քիմիական ռեակցիաների արագությունը.

Կինետիկան տարբեր գործընթացների, այդ թվում՝ քիմիական ռեակցիաների արագության ուսումնասիրությունն է։ Քիմիական կինետիկայի հիմնական հասկացություններից մեկը ռեակցիայի արագությունն է: Քիմիական ռեակցիայի արագությունը Վ կանչեց.

Ռեակտիվ նյութի քանակի փոփոխություն մեկ միավորի ժամանակի վրա միավոր ռեակցիայի տարածությունում Միատարր համակարգում ռեակցիայի տարածությունը անոթի ծավալն է, որում փոխազդեցությունը տեղի է ունենում, և նյութի քանակությունը միավոր ծավալով կոչվում է.կենտրոնացում ՀԵՏ մոլ/լ.

և արտահայտվում է Հետևաբար, միատարր գործընթացի դեպքում, որը տեղի է ունենում հաստատուն ծավալով,.

Սովորաբար τ ժամանակը արտահայտվում է վայրկյաններով, ուստի ռեակցիայի արագության չափը սովորաբար լինում է մոլ/լ վրկ. Քիմիական փոխազդեցության ժամանակ սկզբնական նյութերից յուրաքանչյուրի կոնցենտրացիան ժամանակի ընթացքում նվազում է (ՀԵՏ 2 <С 1 , ԴՍ<0) , և յուրաքանչյուր ռեակցիայի արտադրանքի կոնցենտրացիան մեծանում է (ՀԵՏ 2 > C 1 , ԴՍ>0) . Ժամանակի ընթացքում սկզբնական նյութերի և ռեակցիայի արտադրանքների կոնցենտրացիաների փոփոխությունը ցույց է տրված Նկար 1-ում: Քիմիական կինետիկայի մեջ տարբերակում են միջին և իրական (կամ ակնթարթային) ռեակցիաների արագությունները։ Միջին արագություն v հարաբերակցությանը հավասար ԴՍ/Δտ (ԴՍ = Ս 2 - ՀԵՏ 1 , Δτ = τ 2 -τ 1 ) . Ապահովելու համար, որ արագության արժեքը միշտ դրական է, «±» նշանները տեղադրվում են կոտորակի դիմաց:

V = ± ---

Δτ

Քիմիական ռեակցիայի իրական արագությունը Քիմիական ռեակցիայի արագությունը istորոշվում է այն սահմանով, որին ձգտում է հարաբերակցությունը ԴՍ/Δտժամը τ → 0, այսինքն. համակենտրոնացման ածանցյալը ժամանակի նկատմամբ.

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը ist = ± -–-

dτ

Ռեակցիայի արագության կախվածությունը ռեակտիվների կոնցենտրացիայից:Մոլեկուլների միջև քիմիական փոխազդեցության ակտի իրականացման համար անհրաժեշտ պայման պետք է լինի դրանց բախումը: Որոշակի ռեակցիայի տարածությունում մոլեկուլների բախումները տվյալ ջերմաստիճանում ավելի հաճախ են տեղի ունենում, որքան շատ են այդ մոլեկուլները: Հետևաբար, քիմիական ռեակցիայի արագությունը կախված է ռեակտիվների կոնցենտրացիայից: Քանի որ սկզբնական նյութերի կոնցենտրացիան ժամանակի ընթացքում նվազում է (նկ. 1, կոր 1), ռեակցիայի արագությունը նվազում է։

Արտահայտված է ռեակցիայի արագության քանակական կախվածությունը ռեակտիվների կոնցենտրացիայից զանգվածային գործողության օրենքը, որը ժամանակակից ձևակերպմամբ ունի հետևյալ տեսքը.

հաստատուն ջերմաստիճանում քիմիական ռեակցիայի արագությունը ուղիղ համեմատական ​​է ռեակտիվների կոնցենտրացիաների արտադրյալին, որը վերցված է ռեակցիայի հավասարման ստոյխիոմետրիկ գործակիցներին հավասար ուժերով։.

Ռեակցիայի համար Ա A+բ B →մ M+n Ն

Զանգվածային գործողության օրենքի մաթեմատիկական արտահայտությունն է.

V=կ ՀԵՏ Ա Ա · ՀԵՏ IN բ (1)

Որտեղ Քիմիական ռեակցիայի արագությունը - արձագանքման արագություն; ՀԵՏ ԱԵվ կենտրոնացում IN- ռեագենտների կոնցենտրացիաներ ԱԵվ IN;Ա , բ - ստոյխիոմետրիկ գործակիցները ռեակցիայի հավասարման մեջ. կ - համաչափության գործակից, որը կոչվում է քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատուն: Փոխարժեքի հաստատունի չափը որոշվում է ստոյխիոմետրիկ գործակիցների արժեքներով Ա Եվ բ և մնում է այնպիսին, որ արագությունը Քիմիական ռեակցիայի արագությունը չափ ուներ մոլ/լ∙վրկ. Եթե ​​ճշգրիտ տվյալներ չկան, ապա չափը կ ընդունել վրկ ―1 . ժամը ՀԵՏ Ա = C IN = 1 մոլ/լկ թվով հավասար Քիմիական ռեակցիայի արագությունը . Արտահայտություն (1) նույնպես կոչված ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը.

Փոխարժեքի հաստատունքիմիական ռեակցիա կ որոշվում է արձագանքող նյութերի բնույթով և կախված է ջերմաստիճանից և կատալիզատորի առկայությունից, բայց կախված չէ ռեակցիային մասնակցող նյութերի կոնցենտրացիայից։

Օրինակ 1 . 0,06 մոլ նյութ A և 0,02 մոլ նյութ B տեղադրվում են 2 լիտր ծավալով ռեակցիոն անոթում, որոշակի ջերմաստիճանում տեղի է ունենում ռեակցիայի A + 2B = AB 2 եթե A և B նյութերի տվյալ կոնցենտրացիաներում ռեակցիայի արագությունը 6·10 -7 է մոլ/(լ վրկ).

Լուծում:Իմանալով ռեակտիվների քանակությունը և համակարգի ծավալը՝ մենք գտնում ենք ռեակտիվների մոլային կոնցենտրացիաները.

ՀԵՏ Ա= 0,06/2 = 0,03 = 3·10 ―2 մոլ/լ; ՀԵՏ IN = 0,02/2 = 0.01 = 10 ―2 մոլ/լ

Եկեք գրենք կինետիկ հավասարման արտահայտությունը, որը կապում է ռեակցիայի արագությունը ռեակտիվների կոնցենտրացիաների հետ.

V=կ ՀԵՏ Ա · ՀԵՏ IN 2

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը 6.10 ―7

Այստեղից. կ = ----- = ------- = 0,2 լ 2 / (մոլ) 2 ∙վրկ

ՀԵՏ Ա · ՀԵՏ IN 2 · 3 10 ―2 (10 ―2) 2

Զանգվածի գործողության օրենքը վավեր է միայն դրանց մեխանիզմի ամենապարզ փոխազդեցությունների համար, որոնք տեղի են ունենում գազերում կամ նոսր լուծույթներում: Բարդ ռեակցիաները կարող են լինել զուգահեռ կամ հաջորդական գործընթացների մի շարք: Զանգվածային գործողության օրենքը վավեր է ռեակցիայի յուրաքանչյուր առանձին փուլի համար, բայց ոչ ամբողջ փոխազդեցության համար որպես ամբողջություն: Գործընթացի այդ փուլը, որի արագությունը նվազագույն է, ընդհանրապես սահմանափակում է ռեակցիայի արագությունը։ Հետևաբար, զանգվածի գործողության օրենքի մաթեմատիկական արտահայտությունը, որը գրված է գործընթացի ամենադանդաղ (սահմանափակող) փուլի համար, միաժամանակ կիրառելի է ողջ ռեակցիայի համար որպես ամբողջություն։

Եթե ​​ռեակցիան ներառում է երկու կամ ավելի նյութեր, ապա ռեակցիայի արագությունը կարող է կախված լինել դրանցից միայն մեկի կոնցենտրացիայից, որը մասնակցում է գործընթացի ամենադանդաղ փուլին և կախված չէ մյուսների կոնցենտրացիայից:

Տարասեռ քիմիական ռեակցիաների արագությունը:Տեխնոլոգիայում մեծ նշանակություն ունեցող շատ քիմիական գործընթացներ դասակարգվում են որպես տարասեռ ռեակցիաներ։ Գործընթացի մեկ կամ մի քանի բաղադրիչներ գտնվում են խտացված, սովորաբար պինդ փուլում: Պինդ կոնցենտրացիաները չեն գրվում կինետիկ հավասարման մեջ (զանգվածի գործողության օրենք). Պայմանականորեն, այս կոնցենտրացիաները ընդունվում են որպես հաստատուն և հավասար 1-ի: Սա է առաջինտարասեռ ռեակցիաների առանձնահատկությունը. Նրանք գնում են փուլային միջերես, որը նրանց արձագանքման տարածությունն է: Ահա թե ինչուերկրորդ

Այս ռեակցիաների կինետիկայի առանձնահատկությունը ռեակցիայի մակերեսի մակերեսի ազդեցությունն է ռեակցիայի արագության վրա։ Այսպիսով, արձագանքի համար. 2 Ֆե ՄԱՍԻՆ 3 (K) + 3СО (G) → 2Fe + 3СО

2 (G) կինետիկ հավասարումը կարելի է գրել այսպես. 3 V = k∙С CO∙ Ս ՀԵՏ V = k∙С, Որտեղ - ածխածնի երկօքսիդի մոլային կոնցենտրացիան + 3СО CO արձագանքող ելանյութերի միակ գազային բաղադրիչը,Ս Այս ռեակցիաների կինետիկայի առանձնահատկությունը ռեակցիայի մակերեսի մակերեսի ազդեցությունն է ռեակցիայի արագության վրա։ Այսպիսով, արձագանքի համար. 2 Ֆե ՄԱՍԻՆ - մակերեսը, որի վրա տեղի է ունենում ռեակցիան. Պինդ գրված չէ կինետիկ հավասարման մեջ: Տարասեռ քիմիական ռեակցիաների արագությունները ունեն հարթություն 2

Այնուամենայնիվ, շատ դեպքերում ռեակցիայի մակերեսի մակերեսը գործնականում անհնար է չափել և ուղղակիորեն չի հայտնվում կինետիկ հավասարման մեջ (զանգվածի գործողության օրենք): Նա

«թաքնվում» է փոխարժեքի հաստատունում կև դա հաշվի է առնվում արագության հաստատունի չափում:

Օրինակ 2 . Արձագանքման համար. Սի (հեռուստացույց) + 2H 2 Ֆե + 3СО  SiO 2 (հեռուստացույց) + 2H → 2Fe + 3СО գրիր արտահայտություն կինետիկ հավասարման համար.

Լուծում:Այս ռեակցիան տարասեռ է և տեղի է ունենում փուլային սահմաններում: Արձագանքող նյութերից ջուրը ռեակցիային մասնակցում է գազային ձևով, որի դիմացի գործակիցը հավասարման մեջ հավասար է 2-ի (…+ 2Հ 2 Ֆե + 3СО ) Սիլիկոն ( Սի (հեռուստացույց) ) պինդ նյութ է, հետևաբար կինետիկ հավասարման մեջ հաշվի չենք առնում դրա կոնցենտրացիան։ Հետևաբար, այս ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը (զանգվածի գործողության օրենքը) կարող է լինել. V = k·С 2 Ն 2 Ֆե. Փոխարժեքի հաստատունի չափն այս դեպքում է 2 .

լ/մոլ∙վրկ∙մ Ռեակցիայի ընթացքում ռեագենտի կոնցենտրացիան C S ռեակցիոն գոտում նվազում է C V ծավալում նրա կոնցենտրացիայի համեմատ ռեագենտի սպառման պատճառով։ Ահա թե ինչու,

տարասեռ քիմիական ռեակցիայի արագությունը կախված է քիմիական ռեակցիայի գոտի ռեակտիվների մատակարարման արագությունից. ինչ էերրորդ

այս ռեակցիաների առանձնահատկությունները. Ռեագենտի կոնցենտրացիայի ամենամեծ փոփոխությունը տեղի է ունենում ռեակցիայի մակերեսի մոտ գտնվող բարակ շերտում, որը կոչվում էդիֆուզիոն Օմ շերտ.

Նյութի տեղափոխումն այստեղ հիմնականում տեղի է ունենում դիֆուզիայի շնորհիվ։ Քիմիական ռեակցիայի արագությունը Եթե ​​դիֆուզիայի արագությունը շատ ավելի մեծ է, քան ռեակցիայի արագությունը ( >> Քիմիական ռեակցիայի արագությունըԴ ), այնուհետև ռեակտիվները առանց խնդիրների մատակարարվում են ռեակցիայի տարածություն, մակերես, պահպանվում են վերը նկարագրված արագության վրա կենտրոնացման ազդեցության բոլոր օրենքները։ Նման դեպքերի համար կա արտահայտություն.կինետիկ ռեակցիայի վերահսկում « Եթե ​​քիմիական ռեակցիայի և դիֆուզիայի արագությունները համադրելի են, ապախառը հսկողություն Քիմիական ռեակցիայի արագությունը Եթե ​​դիֆուզիայի արագությունը շատ ավելի մեծ է, քան ռեակցիայի արագությունը ( << V . Եվ վերջապես, երբ դիֆուզիայի արագությունը շատ ավելի քիչ է, քան ռեակցիայի արագությունը (

) հետո խոսում են ռեակցիայի դիֆուզիոն վերահսկման մասին։
IN Քիմիական ռեակցիայի արագությունը― Այս դեպքում բոլոր ռեակտիվների համար կարող է դիտվել զրոյական կարգի ռեակցիա: Սա նշանակում է, որ կոորդինատներումԳ

արագությունը կախված չէ ռեակտիվների կոնցենտրացիաներից, այլ կախված է դիֆուզիայի արագությունից, մակերեսի մակերեսից և ջերմաստիճանից, որոնք ներառված չեն կինետիկ հավասարման մեջ։ Այս երեւույթը կարող է առաջանալ բարձր մածուցիկությամբ հեղուկ միջավայրում պինդ մակերեսի վրա արձագանքելիս: Այնուամենայնիվ, տարասեռ ռեակցիաների մեծամասնությունը զրոյից տարբեր կարգ ունի, հաճախ կոտորակային: Նկ. Նկար 2-ում ներկայացված են ռեակցիայի արագության հնարավոր կախվածության գրաֆիկական ձևերը ռեագենտների կոնցենտրացիաներից:Այն դեպքերում, երբ արձագանքող նյութերի մեջ կան գազեր, ռեակցիաների արագությունը կախված է համակարգում ճնշումից: Ճնշման մեծացման հետ մեկ միավոր ծավալով գազի մոլեկուլների թիվը համամասնորեն մեծանում է, ինչը համարժեք է տվյալ գազի կոնցենտրացիայի ավելացմանը։

Օրինակ 3. Ինչպե՞ս կփոխվի ռեակցիայի արագությունը: 2NO + O 2 → 2 NO 2 երբ փակ համակարգի ծավալը կրկնակի կրճատվում է հաստատուն ջերմաստիճանում.

Լուծում.Փակ համակարգում ծավալի նվազումը համարժեք է ճնշման համամասնական աճին, քանի որ Մենդելեև-Կլիպերոնի օրենքի համաձայն. РW = nRT:(Այստեղ Վ- համակարգի ծավալը):

Այս ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը հետևյալն է. V=կ ՀԵՏ 2 ՈՉ · ՀԵՏՖե 2

Երբ համակարգի ծավալը կրկնակի կրճատվում է, և հարակից ճնշումը կրկնապատկվում է, ռեակտիվների կոնցենտրացիաները նույնպես կրկնապատկվում են. ՀԵՏ» ՈՉ = 2C ՈՉ ՀԵՏ»Ֆե 2 = 2CՖե 2

Նոր ռեակցիայի արագություն.

V» =կ ՀԵՏ» ՈՉ 2 · ՀԵՏ»Ֆե 2 = կ (2 ՀԵՏ ՈՉ ) 2 · (2CՖե 2 ) = 8 կ ՀԵՏ ՈՉ 2 · ՀԵՏՖե 2 = 8 Վ

Եզրակացություն.Երբ հաստատուն ջերմաստիճանում փակ համակարգի ծավալը կրկնակի կրճատվում է, այս ռեակցիայի արագությունը մեծանում է 8 անգամ։

Ռեակցիայի արագության հաստատունի կախվածությունը ջերմաստիճանից. Ռեակցիաների մեծ մասն արագանում է տաքացման միջոցով: Ջերմաստիճանը ուղղակիորեն ազդում է արագության հաստատունի վրա կ . Թող Քիմիական ռեակցիայի արագությունը 1 - ռեակցիայի արագությունը ջերմաստիճանում Տ 1 , Ա Քիմիական ռեակցիայի արագությունը 2 - նույն ռեակցիայի արագությունը ջերմաստիճանում Տ 2 (Տ 1 <Т 2 ) . Այս դեպքում գործում է Վանտ Հոֆի հիմնական կանոնը։

Որտեղ γ - ջերմաստիճանի գործակիցը, որը ցույց է տալիս, թե քանի անգամ կաճի ռեակցիայի արագությունը, երբ ջերմաստիճանը բարձրանա 10 0 C-ով: Սենյակային ջերմաստիճանին մոտ ջերմաստիճանի ռեակցիաների մեծ մասի համար γ 2-4 բալ է:

Վան Հոֆի հավասարումը լայնորեն կիրառվում է, սակայն պետք է հիշել, որ այն էմպիրիկ մոտավոր է և կարող է օգտագործվել միայն ինդիկատիվ հաշվարկների համար։

Օրինակ 4. 100 0 C ջերմաստիճանում որոշ ռեակցիաներ ավարտվում են 20 րոպեում։ Հաշվելով ռեակցիայի արագության ջերմաստիճանի գործակիցը γ = 3,5, հաշվարկեք, թե որքան ժամանակ կպահանջվի, որպեսզի ռեակցիան ավարտվի 60 0 C ջերմաստիճանում

Լուծում. Ռեակցիայի արագությունը, ինչպես ցանկացած գործընթացի արագությունը, հակադարձ համեմատական ​​է գործընթացի ժամանակին: Հետևաբար, Քիմիական ռեակցիայի արագությունը 2 /Վ 1 = τ 1 /τ 2 . Թող Տ 1 , Վ 1 Եվ τ 1 դանդաղ (ցածր ջերմաստիճանի) գործընթացի պարամետրեր են, և Տ 2 , Վ 2 Եվ τ 2 - բարձր ջերմաստիճանի գործընթացի պարամետրերը. Մենք հասանելի տվյալները փոխարինում ենք Van't Hoff հավասարման մեջ.

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը 2 /Վ 1 = 3,5 (100 - 60)/10 = (3,5) 4 = 150. Քանի որ Քիմիական ռեակցիայի արագությունը 2 /Վ 1 = τ 1 /τ 2 = 150,

τ 1 /τ 2 = τ 1 /20 τ 1 = 150·20 = 3000 րոպե = 50 ժամ:

Քիմիական ռեակցիան արագացնելու եղանակներից մեկն է կատալիզ, որն իրականացվում է ռեակցիայի արագությունը բարձրացնող նյութերի (կատալիզատորների) օգնությամբ, սակայն դրա առաջացման արդյունքում չեն սպառվում։ Ինչպես ջերմաստիճանի բարձրացման դեպքում, կատալիզատորի ներդրումը մեծանում է ռեակցիայի արագության հաստատուն. Կատալիզատորի գործողության մեխանիզմը կրճատվում է մինչև ռեակցիայի ակտիվացման էներգիայի նվազման, այսինքն. ակտիվ մոլեկուլների միջին էներգիայի (ակտիվ համալիր) և սկզբնական նյութերի մոլեկուլների միջին էներգիայի տարբերության նվազմանը։ Քիմիական ռեակցիայի արագությունը կտրուկ աճում է

Քիմիական ռեակցիայի տարրական ակտը տեղի է ունենում արձագանքող մասնիկների բախման պահին։ Ռեակտիվների կոնցենտրացիայի ավելացումը համապատասխանում է ծավալում մասնիկների քանակի ավելացմանը, ինչը հանգեցնում է ավելի հաճախակի բախումների և, հետևաբար, ռեակցիայի արագության բարձրացման։ Ռեակցիայի արագության քանակական կախվածությունը կոնցենտրացիայից արտահայտվում է քիմիական կինետիկայի հիմնական պոստուլատով, որը կոչվում է. զանգվածային գործողության օրենքը.

Պարզ միատարր ռեակցիայի արագությունը հաստատուն ջերմաստիճանում համամասնական է ռեակտիվների կոնցենտրացիաների արտադրյալին, որոնք թվայինորեն հավասար են նրանց ստոյխիոմետրիկ գործակիցներին:

Որտեղ ԱԵվ բ-ռեագենտների ստոյխիոմետրիկ գործակիցներ; c(A) և c(B) ռեակտիվների մոլային կոնցենտրացիաներն են. կ- ռեակցիայի արագության հաստատուն.

Այս ռեակցիայի արագության արտահայտությունը կինետիկ հավասարում է միայն պարզ ռեակցիայի համար:

Ռեակցիայի արագության հաստատունը ռեակցիայի անհատական ​​բնութագիրն է։ Ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը կախված է ռեակտիվների բնույթից, համակարգի ջերմաստիճանից և դրանում կատալիզատորի առկայությունից։ Իմաստը կքանի որ տվյալ ռեակցիայի պայմանները կախված չեն ռեակտիվների կոնցենտրացիայից, և հետևաբար արագության հաստատունը մնում է անփոփոխ ռեակցիայի ընթացքում և հանդիսանում է նրա հիմնարար կինետիկ պարամետրը։

Ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը թվայինորեն հավասար է ռեակցիայի արագությանը 1 մոլ/լ հավասար ռեագենտների կոնցենտրացիաներում:

Ռեակցիայի արագության հաստատունը կարող է որոշվել միայն փորձարարական եղանակով՝ ուսումնասիրելով այս ռեակցիայի կինետիկան և ստացված տվյալների հիման վրա կազմելով դրա կինետիկ հավասարումը։

Յուրաքանչյուր ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը որոշվում է փորձարարական եղանակով, քանի որ այն հնարավոր չէ կանխատեսել ռեակցիայի քիմիական հավասարման ձևից։ Հետևաբար, նախ, հաստատուն ջերմաստիճանում, ռեակցիայի արագության կախվածությունը յուրաքանչյուր ռեագենտի կոնցենտրացիայից առանձին-առանձին հաստատվում է փորձարարորեն, մինչդեռ մնացած բոլոր ռեակտիվների կոնցենտրացիաները պետք է մնան հաստատուն, ինչը սովորաբար ապահովվում է ռեակցիայի միջավայրում դրանց մեծ ավելցուկով: Հետաքրքրող ռեագենտի կոնցենտրացիան ցանկացած պահի որոշելու համար օգտագործեք հետևյալ մեթոդները՝ տիտրում (Բաժին 8.3.2), պոտենցիոմետրիա (Բաժին 25.6), հաղորդունակություն (Բաժին 24.5), քրոմատագրություն (Բաժին 26.7) կամ այլ մեթոդներ՝ ընտրելով դրանցից այդպիսին. որ այս մեթոդով չափվող բնութագրի արժեքը հստակորեն կախված է այս ռեագենտի կոնցենտրացիայից: Ստացված փորձարարական տվյալների հիման վրա ուսումնասիրվող ռեակցիայի համար կազմվում է կինետիկ հավասարում.

Որտեղ n Աև n բ- համապատասխանաբար A և B ռեակտիվների ռեակցիայի կարգը:

Ռեակցիայի կարգն ըստ ռեագենտիհավասար է այն ցուցիչին, որին պետք է բարձրացվի տվյալ ռեագենտի կոնցենտրացիան բարդ ռեակցիայի կինետիկ հավասարման մեջ, որպեսզի այս հավասարումից հաշվարկված արագությունը հավասար լինի փորձարարորեն հայտնաբերված արագությանը:

Այսպիսով, ռեակցիայի կարգը ռեակտիվ նյութի նկատմամբ կինետիկ պարամետր է տվյալ ռեակցիայի համար՝ արագության հաստատունի հետ միասին:

Ռեագենտի նկատմամբ ռեակցիայի կարգը կախված չէ ռեակցիայի հավասարման ստոյխիոմետրիկ գործակիցներից, այլ որոշվում է դրա մեխանիզմով։ Եթե ​​ռեակցիայի կարգի արժեքները յուրաքանչյուր ռեակտիվի համար համընկնում են ռեակցիայի քիմիական հավասարման ստոյխիոմետրիկ գործակիցների հետ, դա սովորաբար նշանակում է, որ ուսումնասիրվող ռեակցիան պարզ է:

Ռեակտիվում ռեակցիայի կարգի և ռեակցիայի հավասարման մեջ դրա ստոյխիոմետրիկ գործակցի անհամապատասխանությունը ցույց է տալիս այս ռեակցիայի բարդությունն ու բազմաստիճան բնույթը։ Նման ռեակցիայի մեխանիզմի մասին պատկերացում կարելի է կազմել, եթե ենթադրենք, որ դրա արագությունը հիմնականում որոշվում է ամենադանդաղ, այսինքն՝ սահմանափակող փուլի արագությամբ։ Այս դեպքում փորձարարական տվյալներից ստացված կինետիկ հավասարումը հիմնականում արտացոլում է սահմանափակող փուլի ընթացքը, այլ ոչ թե ողջ գործընթացը։

Դիտարկենք ազոտի օքսիդի ջերմային տարրալուծման ռեակցիան (V).

Այնուամենայնիվ, փորձարարական տվյալները ցույց են տալիս, որ այս ռեակցիայի արագությունը համաչափ է ոչ թե ազոտի օքսիդի (V) կոնցենտրացիայի երկրորդին, այլ առաջին ուժին, և իրականում դրա կինետիկ հավասարումն ունի ձև.

Սա մեզ թույլ է տալիս ենթադրել հետևյալ ռեակցիայի մեխանիզմը, որը ներառում է երկու փուլ, որոնք կտրուկ տարբերվում են իրենց առաջացման արագությամբ.

Բրինձ. 5.2. Ռեակցիայի հերթականության որոշում n Աըստ բաղադրիչ Ա

Փորձնականորեն որոշել ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքները (k)և ռեակցիայի կարգը ռեագենտ Ա (n A)անհրաժեշտ է ուսումնասիրել այս ռեակցիայի արագության կախվածությունը ռեակտիվ A-ի կոնցենտրացիայից, պայմանով, որ ռեակցիայի խառնուրդում այլ ռեակտիվների կոնցենտրացիաները այնքան մեծ են, որ դրանք գործնականում չեն փոխվում այս փորձի ընթացքում: Այնուհետև ուսումնասիրվող ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը կունենա ձև.

Այս արտահայտության լոգարիթմը վերցնելուց հետո մենք ստանում ենք հավասարումը

որը գրաֆիկորեն արտահայտվելիս ունի ուղիղ գծի ձև, որի թեքության անկյան շոշափողը լոգ c(A) առանցքի վրա հավասար է ռեակցիայի կարգին. p Ա(նկ. 5.2): Այս ուղիղ գծով կտրված հատվածը lg y առանցքի վրա, երբ lg c(A) = 0, տալիս է lg արժեքը կ.Հետևաբար, փորձարարական տվյալների նման մշակմամբ հնարավոր է որոշել ռեակցիայի ամենակարևոր կինետիկ պարամետրերի արժեքները՝ ռեակցիայի կարգը ռեագենտի նկատմամբ և այս ռեակցիայի արագության հաստատունը:

Ռեակտիվների կոնցենտրացիայի փոփոխության կինետիկ կորերը երկու հաջորդական ռեակցիաների համար, երբ ռեակցիայի արագությունը հաստատուն է k1Եվ k2միմյանցից առանձնապես չեն տարբերվում, ունեն բարդ տեսք (նկ. 5.3): Կինետիկ կոր Ահամապատասխանում է սկզբնական նյութի կոնցենտրացիայի միապաղաղ նվազմանը։

Միջանկյալ նյութի B կոնցենտրացիան անցնում է առավելագույնի միջով, քանի որ այն սկզբում կուտակվում է, իսկ հետո անհետանում։ Այս առավելագույն Cl;(B) բարձրությունը և դրան հասնելու ժամանակը (tl,) կարող են շատ տարբեր լինել՝ կախված հաստատունների արժեքների հարաբերակցությունից։ k1Եվ k2.Կոր Դբնութագրում է ռեակցիայի արտադրանքի կուտակումը Դ.

Նման բարդ ռեակցիաների կինետիկայի ճշգրիտ վերլուծությունը պահանջում է դիֆերենցիալ հավասարումների համակարգի լուծում: