yandex rtb 1
ГоловнаЗворотній зв'язок
yande share
Главная->Фізика->Содержание->§4.2 Кинетическая классификация простых гомогенных химических реакций

Физическая химия

§4.2 Кинетическая классификация простых гомогенных химических реакций

С точки зрения химической кинетики простые  химические реакции классифицируют на реакции нулевого, первого, второго и третьего порядков. Реакции нулевого порядка встречаются чрезвычайно редко. Для того чтобы реакция протекала по нулевому порядку необходимы специфические условия её проведения. Например, реакция разложения оксида азота (5+) N2O5 → N2O4 + ½ O2  протекает как реакция нулевого порядка только в случае твёрдого оксида азота (5+).

Если же взят газообразный оксид, то реакция протекает как реакция первого порядка.

            В то же время следует сказать, что встречается большое количество реакций, в которых частный порядок по какому-либо веществу равен нулю. Обычно это реакции, в которых данное вещество взято в большом избытке по сравнению с остальными реагентами. Например, в реакции гидролиза сахарозы

С12Н22О11 + Н2О → С6Н12О6 + С6Н12О

                     Сахароза                  Глюкоза   Фруктоза

частный порядок реакции по воде равен нулю.

            Самыми распространёнными являются реакции первого и второго порядков. Реакций третьего порядка мало.

            Рассмотрим для примера математическое описание кинетики химической реакции первого порядка. Решим кинетическое уравнение такой реакции

= kC.

Разделим переменные dC = -kdt. После интегрирования

= -∫kdt. 

получим 

ln С = - kt + const.

Найдём постоянную интегрирования, учитывая начальное условие: в момент времени t = 0 концентрация равна начальной С = С0. Отсюда const = ln C0 и

ln С = ln С0 – kt,

 

ln С - ln С0 = – kt,

 

ln = -kt,

 

C = C0∙ e-kt.

Это интегральное кинетическое уравнение реакции первого порядка.

            Важной кинетической характеристикой реакции любого порядка является время полупревращения τ½. Временем полупревращения называют время, в течение которого реагирует половина начального количества вещества. Найдём выражение для времени полупревращения реакции первого порядка. Для t = τ½ C = C0/2. Поэтому

ln  = ln  = - kt,

k τ½ = ln 2.

Отсюда

τ½ =  = .

            Результаты решения дифференциальных кинетических уравнений для реакций всех порядков представим в виде таблицы (табл.2). Данные этой таблицы относятся к случаю, когда все вступающие в реакцию вещества имеют одинаковые начальные концентрации.

 

 

 

 

 

Таблица 2 - Кинетические характеристики простых гомогенных реакций

 

Кинетическая

характеристика

Порядок химической реакции

n = 0

n = 1

n = 2

n = 3

1 Дифференциальное кинетическое уравнение

= k.

= kC.

= kC2.

= kC3.

2 Интегральное кинетическое уравнение

С0 - С = kt

C = C0∙e-kt

() = kt

() = 2kt

3 Константа скорости реакции, её размерность

k =

[(моль/л)∙с-1]

k =

-1]

k =

[(моль/л)-1∙с-1]

k =

[(моль/л)-2∙с-1]

4 Время полупревращения

τ½ =

τ½ =

τ½ =

τ½ =

5 Функция, линейно зависящая от времени

C

ln C

 

 

 

 

 

13