Читать практическое задание по химии: "Определение частных порядков реакции и величины энергии активации" Страница 1

(Назад) (Cкачать работу)

Определение частных порядков реакции и величины энергии активации 1. Теоретическая часть В лабораторных работах исследуется формальная кинетика процесса пиролиза углеводородов. В качестве углеводорода рассмотрен пропан. Обозначим углеводород А. Стехиометрическое уравнение пиролиза можно представить как А → продукты.

Известно, что пиролиз пропана это сложный многостадийный процесс, и возможно экспериментально найденный частный порядок реакции по углеводороду в формальном кинетическом уравнении будет не целым числом, а дробным. Следовательно, формальное кинетическое уравнение пиролиза будет иметь вид,

где w - скорость реакции

сA - текущая концентрация реагента

β - частный порядок реакции по реагенту

k - константа скорости реакции

Интегральный метод определения частного порядка реакции - метод полуревращения.

В лабораторной работе используют интегральный метод определения частного порядка реакции метод Оствальда-Нойеса, а вернее его частный случай - метод полупревращения.

Используемое для характеристики кинетических закономерностей понятие время полупревращенияэто время, необходимое для превращения половины начального количества исходного вещества. Математическое выражение для времени полупревращения находят путем подстановки в интегральные уравнения реакции разных порядков значения плотности глубины, равной .

В общем случае для реакции порядка β (при равных начальных концентрациях реагентов) время полупревращения вычисляется по следующей формуле

Преобразуем последнее выражение к виду

Анализ полученного выражения показывает, что в правой части выражения расположена постоянная при определенной температуре величина.

Следовательно, если провести два опыта, различающихся начальной концентрацией реагента, и определить время полупревращения в них, то формула преобразуется к виду:

в одном опыте начальная концентрация равна а во втором

Логарифмирование этого соотношения позволит алгебраическим путем

Очевидно, что этим способом можно определить любые величины.

В лабораторной работе применяется графический вариант этого метода.

Следовательно, проведя серию опытов с различной концентрацией исходного можно затем построить зависимостьот .

Угловой коэффициент этой прямолинейной зависимости позволит найти порядок реакции.

Примерный вид зависимости изображен на рис. 1.

Рис. 1

Дифференциальный метод определения частного порядка реакции.

Дифференциальный метод определения порядков реакции основан на обработке дифференциального кинетического уравнения реакции, которое для пиролиза углеводорода имеет вид

Очевидно, что в координатах ln w - ln c это будет прямая линия с угловым коэффициентом. Следовательно, необходимо получить экспериментальные данные о скорости реакции. Преобразовав эти данные в логарифмический формат, затем нужно построить графическую зависимость и по угловому коэффициенту найти . Можно анализировать одну кинетическую кривую, т. к. по ней можно найти много пар данных: концентрация-скорость. Но чаще проводят серию опытов с исследуемой реакцией. В каждом опыте при прочих равных условиях задают свою начальную концентрацию реагента.

Похожие работы