Как определить порядок реакции
- Как определить порядок химической реакции
- Графический метод
- Нулевой порядок
- Первый порядок
- Второй порядок
- Определение времени полупревращения
- Добавление избытка реагентов
Как определить порядок химической реакции
Порядок химической реакции по какому-либо веществу - это показатель степени, которую имеет концентрация этого вещества в кинетическом уравнении реакции. Порядок бывает нулевым, первым и вторым. Как определить его для конкретной реакции?
Графический метод
Прежде всего, вы можете воспользоваться графическим методом. Но сначала необходимо объяснить, в чем отличия реакций различных порядков друг от друга и как это отражается на графиках.
Нулевой порядок
Нулевой порядок характерен для реакций, скорость которых не зависит от концентрации веществ, например, для реакции гетерогенного катализа или фотохимической.
Предположим, в ходе подобной реакции вещество А превращается в вещество В. Если вы построите график, где на оси абсцисс будет отмечено изменение времени, а на оси ординат - изменение концентрации вещества А, то получите график линейной зависимости. Концентрация будет убывать по прямой.
Первый порядок
Первый порядок присущ реакциям, скорость которых зависит только от концентрации одного из компонентов.
Она выражается так: -dC/dt = kC, или, после преобразования: -lnC = kt + const. Если же записать эту формулу в десятичных логарифмах, получите: lgC = -kt/2,303 – const/2,303. График зависимости lg C от t представляет собой прямую, с тангенсом угла наклона, который равен -k/2,303.
Второй порядок
Если же скорость реакции пропорциональна концентрациям двух реагентов или квадрату концентрации одного из них, то это – реакция второго порядка.
Ее скорость рассчитывается так: -dCA/dt = kCA2. Величина k и в этом, и в предыдущем случае, может включать в себя различные константы (например, интенсивность света, концентрация насыщенного раствора). Размерность моль/литр.
Определение времени полупревращения
Можно воспользоваться способом определения времени полупревращения. Для реакции первого порядка оно рассчитывается по формуле: t1/2 = 0,693/k. Время, за которое прореагирует половина реагента, не зависит от его начальной концентрации.
Для реакции второго порядка, при равенстве начальных концентраций веществ А и В, время распада половины любого из них обратно пропорционально начальной концентрации. Поэтому: t1/2 = 1/k[A].
Добавление избытка реагентов
Есть способ добавления избытка реагентов. Если добавить в реакционную зону значительный избыток всех веществ, кроме одного, вы можете определить показатель степени, с которым концентрация данного реагента входит в уравнение скорости.
Таким образом, существует несколько способов определения порядка химической реакции. Графический метод, определение времени полупревращения и добавление избытка реагентов предоставляют возможность определить порядок и скорость химической реакции. Это важная информация в области кинетики и может быть полезна в различных химических исследованиях.