Обратимые реакции первого порядка

Обратимыми называются такие реакции, скорость которых равна разности между скоростями прямой и обратной реакции:

.

Примером обратимой реакции может служить реакция образования сложного эфира

В этом случае скорость прямой реакции с течением времени убывает, а скорость обратной реакции возрастает до тех пор, пока обе скорости не выравняются и не наступит так называемое состояние динамического равновесия.

Для обратимых реакций первого порядка:

Закон действующих масс записывается следующим образом:

Если начальные концентрации веществ А и В обозначить, соответственно, a и b и ввести степень превращения x то кинетическое уравнение приобретает вид:

Решение этого уравнения можно выразить через степень превращения, соответствующую достижению равновесия:

или

где х_∞ определяется условием равенства скоростей прямой и обратной реакций:

откуда следует:

Рис. 15.3. Зависимость концентраций реагента и продукта от времени для обратимой реакции первого порядка.

При наступает равновесие

которое, характеризуется константой:

Кинетические кривые для обратимых реакций 1-го порядка приведены на рис. 15.3.

77 Сопряжённые реакции

Сопряжёнными называются две реакции, одна из которых, будучи самопроизвольной, вызывает (индуцирует) протекание в этой же системе второй химической реакции, неосуществимой в отсутствие первой. Сопряжённые реакции протекают по следующей схеме:

1)

2)

Явление, лежащее в основе протекания сопряжённых реакций, называется химической индукцией. Сопряжённые реакции протекают через общие активные промежуточные вещества, которые ответственны за явление химической индукции.

Например, бензол в водном растворе не окисляется пероксидом водорода, но при добавлении соли Fe (II) происходит превращение его в фенол и дифенил. Механизм реакции следующий. Сначала образуются свободные радикалы по реакции

которые реагируют с Fe²⁺

а также с бензолом

.

Образующиеся радикалы рекомбинируют:

.

Таким образом, обе реакции окисления С₆Н₆ и Fe²⁺ протекают с участием общего промежуточного свободного радикала .