Основы химической кинетики

1.

Лекция 3
Основы химической кинетики

2.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Раздел химии, изучающий механизмы химических реакций и
скорости их протекания, называется химической кинетикой.

3.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

4.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

5.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Средняя скорость химической реакции по данному компоненту является
усредненной скоростью за данный промежуток времени.
ср.
С

6.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

7.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

8.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

9.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

10.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

11.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Влияние концентрации реагентов

12.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

13.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Константа скорости реакции I порядка
A
субстрат
k1
Р
продукт
k1 A
моль
(а-х) – текущая концентрация субстрата;
Тогда,
обр.прод.
dx
d
л
1
k1
,
с 1
A л с моль с
расх.субстр. k1 A тек. k1 a x
k1 , если А 1 моль/л
а - исходная концентрация
В состоянии равновесия:
субстрата;
х – концентрация продукта
реакции, образующегося к
моменту времени τ;
обр.прод. расх.субстр.
т.е.
dx
k1 a x
d

14.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Интегрируем с разделением
переменных: dx x
0 d 0 k1 a x
Преобразуем:
ln a x k1 ln a
ln a x ln a k1
a
ln
k1
x
a x
dx
0 a x 0 k1d
Выразим константу скорости реакции:
1
a
Получаем выражение:
k1 ln
a x
ln a x k1 J
Проверить правильность анализа
можно графическим либо
где J – постоянная интегрирования;
аналитическим методом.
J ln a
при х=0 и τ=0

15.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Для анализа удобно пользоваться
полупериодом реакции, т.е. когда
прореагировало 0,5 субстрата.
1
k1
A
P
2
Тогда,
k1
1
2,3
ln
т.е. x
1
a
2
a
2,3
a
lg
a x
a 0,5a
lg 2
2,3 0,301
0,693
;
Тогда время полупревращения будет:
0,693
k1
a
ln
f
a x

16.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Константа скорости реакции II порядка
2
A
субстрат
k2
Р
продукт
k 2 A
обр.прод.
Тогда,
2
моль
л
л
k2
,
2
2
A л с моль моль с
2
(а-х) – текущая концентрация субстрата;
а - исходная концентрация
субстрата;
х – концентрация продукта
реакции, образующегося к
моменту времени τ;
dx
d
расх.субстр. k2 A
2
тек.
k2 a x
В состоянии равновесия:
обр.прод. расх.субстр.
т.е.
dx
2
k 2 a x
d
2

17.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Интегрируем с разделением
2
переменных: dx x
0 d 0 k2 a x
x
dx
0 a x 2 0 k2d
Получаем выражение:
1
k2 J
a x
где J – постоянная интегрирования;
1
J
a
при х=0 и τ=0
Преобразуем:
1
1
k 2
a x
a
a a x
k 2
a a x
x
k2
a a x
Выразим константу скорости реакции:
1
x
k2
a a x
Проверить правильность анализа
можно графическим либо
аналитическим методом.

18.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Строят график зависимости
x
f
a a x
и по углу наклона определяют
константу скорости реакции
второго порядка
x
a a x

19.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

20.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

21.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Спасибо за внимание!
Вопросы?