РАБОТА 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНСТАНТЫ СКОРОСТИ ХИМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ

Скорость химической реакции определяется как изменение концентрации одного из реагирующих веществ или продуктов реакции в единицу времени. Среднюю скорость реакции в промежутке времени от t₁ до t₂ рассчитывают следующим образом:

, (7.1)

где с₁ и с₂ – концентрация вещества в моменты времени t₁ и t₂ соответственно.

Знак плюс берется при расчете скорости по продукту реакции, в ходе реакции концентрация продукта возрастает, с₂ > с₁, Dс>0.

Знак минус берется при расчете скорости по одному из исходных реагентов, концентрация его при протекании реакции убывает, с₂ < с₁, Dс<0.

Мгновенная скорость, т.е. скорость реакции в данный момент времени и соответственно при данной концентрации с, есть

(7.2)

Значение концентрации в выражении для скорости берется в моль/м³ либо в моль/дм³ (моль/л), время – в секундах, минутах, часах.

Для всякой химической реакции зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ выражается законом действующих масс:

, (7.3)

где С_i – концентрация i-го реагента. Показатель степени при концентрации называется порядком реакции по i-му веществу. Для простых реакций показатель степени совпадает со стехиометрическим коэффициентом в уравнении реакции. Коэффициент пропорциональности k в законе действующих масс называется константой скорости. Константа скорости химической реакции является характеристикой каждой конкретной реакции, зависит от температуры и не зависит от концентраций.

Уравнения, связывающие скорость химической реакции с концентрациями, а также выражающие зависимость концентраций от времени, называются кинетическими уравнениями (см. таблицу).

Для определения численного значения константы скорости необходимо тем или иным методом определить концентрацию реагирующего вещества в различные моменты времени и подставить эти значения в выражение для константы скорости (см. таблицу). Константу скорости можно также найти графически.

Важнейшей кинетической характеристикой является период полураспада (t_1/2) – время, в течение которого превращению подвергается половина взятого вещества. В приведенных в таблице уравнениях: С₀ – начальная концентрация вещества, С – концентрация этого вещества в момент времени t.

Таблица 1