Reakcija Red

Reakcija Red
Reakcija Red
Anonim

U hemijskoj kinetici, redosled reakcije u odnosu na određeni reaktant se definiše kao (eksponencijalna) snaga do koje se povećava njegov koncentracijski član u jednačini brzine.

Na primjer, s obzirom na hemijsku reakciju 2A + B - > C sa jednadžbom brzine

r=k [A]2 [B]1

slika
slika

redoslijed reakcije u odnosu na A bi bio 2, a u odnosu na B bio bi 1, ukupan redoslijed reakcije bi bio 2 + 1=3. Red reakcije ne mora biti cijeli broj; Moguće su nulte i frakcijske vrijednosti reda, ali obično su cijeli brojevi. Redoslijed reakcija može se odrediti samo eksperimentom. Njihovo znanje dovodi do zaključaka o mehanizmu reakcije.

Reakcijski redoslijed nije nužno povezan sa stehiometrijom reakcije, osim ako je reakcija elementarna. Složene reakcije mogu ili ne moraju imati redoslijed reakcija jednak njihovim stehiometrijskim koeficijentima.

Važna odrednica u proučavanju kinetike hemijske reakcije je red reakcije. Vrijedi zapamtiti, u najjednostavnijim slučajevima, šta se podrazumijeva pod redoslijedom reakcija. Kao Co početna koncentracija reagensa i C koncentracija reagensa nakon vremena t reakcije, ako dC/dt ispunjava jednačinu (1), n će bitired reakcije.

Ako je n=0 (reakcija nultog reda), jednačina (2) će se dobiti iz jednačine (1)

slika
slika

U slučajevima n=1 (reakcija prvog reda ili prvog reda) i n=2 (reakcija drugog reda ili drugog reda), jednačina (1) će dovesti do jednačina (3) i (4).

slika
slika
slika
slika

Ako tokom eksperimenta izmjerimo vrijednosti C u različitim trenucima t, u slučajevima koji se ovdje razmatraju, dobiće se grafikoni shematski predstavljeni na slici ispod.

slika
slika

Varijacija koncentracije reaktanata (C) kao funkcija vremena (t) za tri vrijednosti reda reakcije (n).

Numerički primjer:

Pretpostavimo da su u eksperimentu dobijeni rezultati navedeni u tabeli 1

slika
slika

Ovo je relativno spora reakcija, pošto je nakon 16 sati koncentracija reagensa i dalje bila jednaka 44,7% početne.

Iz vrijednosti Tabela 1, linearnom regresijom, jednačine (2), (3) i (4) vode, redom, do jednačina (5), (6) i (7) (vidi sliku 2), gdje je r koeficijent korelacije.

slika
slika
slika
slika

Slika 2: Eksperimentalne vrijednosti od C i linije dobijene za tri vrijednosti nu primjeru br. 1 u trajanju od 16 sati. Da ne bismo preopteretili broj, nisu bile predstavljene sve vrijednosti u tabeli 1.

Jednačine (5), (6) i (7) (ili slika 2) pokazuju da je jednačina (6) ona koja sigurno najbolje odgovara, što nam omogućava da zaključimo da je reakcija prvog reda (n=1) sa k=0, 0500h-1.

Pretpostavimo, dakle, da je eksperiment prekinut u trenutku t=4 h, odnosno kada je koncentracija reagensa bila 82,0% početne.

U ovom slučaju, jednačine (8), (9) i (10) bi se dobile (vidi sliku 3).

slika
slika

Jednačine (8), (9) i (10) (ili slika 3) ne dozvoljavaju, sa sigurnošću, određivanje vrijednosti n.

slika
slika

Slika 2: Eksperimentalne vrijednosti C i linije dobijene za tri vrijednosti n s obzirom na prva 4 sata Primjera br. 1

Označeno sa D na srednju vrijednost apsolutnih vrijednosti razlika između vrijednosti C izračunate jednim od jednačine (5) a (10) i odgovarajuće eksperimentalne vrijednosti C, Tabela 2 prikazuje dobijene rezultate.

slika
slika

U sažetku, ako je iz svih vrijednosti Tabela 1 bilo moguće odrediti redoslijed reakcije, isto se nije dogodilo kada su vrijednosti dobijene u prva četiri sata eksperimenta.

Ovaj brojčani primjer ilustrujePa, ono što Levenspiel kaže u svojoj knjizi Chemical Reaction Engineering „Odluka o tome da li prava linija nudi dobro pristajanje obično se donosi intuitivno, koristeći dobru procjenu prilikom ispitivanja podataka. Ako postoji bilo kakva sumnja, potrebno je dobiti više podataka.”

Popularna tema