Скорость образования, расходования компонента и скорость реакции (стр. 4 из 4)

По уравнению (25) находят К₁, п₁или К₂, п₂по уравнению (26).

Рисунок 5 - Графическое определение скорости реакции по кинетической кривой

В данном случае можно использовать так называемый способ логарифмирования.

Рассмотрим сначала исходные формулы.

Пусть зависимость скорости реакции (22) по первому исходному веществу А₁выражается уравнением (при условии, что остальные вещества в избытке):

где п₁ - порядок реакции по первому веществу.

Прологарифмируем полученное выражение:

(28)

Так как скорость реакции по исходному веществу является отрицательной величиной, то значение

положительно. На графике в координатах

опытные точки для разных моментов времени, в случае справедливости уравнения (28) должны расположиться на прямой линии (рисунок 6). Отрезок на оси ординат дает значение lnК₁, а тангенс угла наклона а прямой линии равен порядку п₁по первому веществу.

Рисунок 6 - Графическое определение порядка реакции по веществу

Скорость изменения концентрации вещества определяется непосредственно из эксперимента или из кинетической кривой (рисунок 5).

Есть и другие дифференциальные способы. Их достоинство -простота. Недостаток - большая погрешность в определении tgaиз

графика. Более точные результаты дают интегральные способы.

1.5.3 Интегральные способы

В этих способах используют выражения для зависимости концентрации веществ от времени (уравнения кинетических кривых), полученные после интегрирования уравнений вида:

(29)

Рассмотрим некоторые интегральные способы.

1. Способ подстановки

Проинтегрируем уравнение (29) в пределах от 0 до τи от С₀ до С при п = 1, 2, 3, при этом получим:

(30)

(31)

(32)

где C₀- начальная концентрация исходного вещества.

Подстановкой в эти уравнения опытных значений концентраций С исследуемого вещества, в разные моменты времени протекания реакции, вычисляют значения К. Если расчетные К, например, по уравнению (31) остаются постоянными, то это означает, что порядок реакции по веществу равен двум.

В способе подстановки для реакций 2^го порядка, когда концентрации исходных веществ неравны можно использовать формулу (16).

2. Графический способ

Перепишем уравнения (30)...(32) в виде:

Из уравнений видно, что график, построенный по опытным данным для концентраций рассматриваемого вещества, в разные моменты времени протекания реакции, будет выражаться прямой линией в разных координатах в зависимости от порядка данной реакции по веществу. А именно:

при п=1 в координатах lnC-τ

при п = 2 в координатах

при п=3 в координатах

Например, если график, построенный по экспериментальным данным в координатах (

) прямая линия, то это означает, что исследуемая реакция 2^гопорядка.