7.4. Экспериментальное определение порядка реакции по одному из веществ и общего.

Определение порядка реакции способствует выяснению ее механизма. Существует несколько способов нахождения порядка реакции.

Метод подстановки. По этому методу в начале определяют концентрации веществ в различные моменты времени от начала реакции, а затем производят расчет констант скоростей, используя уравнения нулевого, первого, второго, третьего порядка. Выясняют, по какому уравнению расчет дает практически постоянную величину константы с небольшими отклонениями. Этому порядку подчиняется исследуемая реакция.

Графический метод заключается в построении графика, выражающего зависимость различных функций концентрации от времени: для реакции первого порядка – lgС = f(t), для реакции второго порядка – 1/C = f (t), для реакции третьего порядка 1/C² =f(t). Отложив на оси абсцисс время t, а на оси ординат lgС, 1/C и 1/C²

для изучаемой реакции получают при линии. Та из них, которая будет прямой, соответствует этому порядку реакции, две другие линии окажутся кривыми.

Метод определения периода полу-превращений основан на определении промежутка времени, в течение которого концентрации или количества исходных веществ уменьшаются ровно в два раза. Если период полу превращений не зависит от концентрации, то реакция является реакцией первого порядка, если обратно пропорционален начальной концентрации в первой степени, то реакция второго порядка; если период полу превращений обратно пропорционален начальной концентрации во второй степени, то реакция третьего порядка.

Метод Вант-Гоффа или изоляции (избытка) заключается в экспериментальном определении, каким образом влияет изменение концентрации только одного из реагентов на скорость реакции.

Определяя скорость реакции при различных концентрациях реагентов и строя график зависимости логарифма скорости реакции от логарифма концентрации, определяют угол наклона полученной прямой. Тангенс угла наклона прямой равен порядку реакции относительно вещества, концентрация которого изменялась. Если начальные концентрации реагентов отличаются, то определяют частные порядки реакции, сумма которых дает полный порядок реакции.

7.5. Факторы, влияющие на скорость химической реакции.

1. Природа веществ

2. Концентрации веществ (давление - для газофазных реакций)

3. Температура

4. Энергия активации

5. Катализаторы

6. Степень измельчённости – для гетерогенных процессов.

8. Энергия активации. Экспериментальное определение энергии активации. Катализ (гомогенный, гетерогенный). Автокатализ. Ферментативный катализ.

8.1) Энергия активации Уравнение Аррениуса

В большинстве случаев, скорость химической реакции увеличивается при повышении температуры. При этом возрастает константа скорости реакции. Зависимость константы скорости реакции от температуры выражается уравнением Аррениуса:

где k - константа скорости реакции;

A - константа, называемая предэкспоненциальным множителем;

- основание натурального логарифма;

Еa - энергия активации, Дж/моль;

Т - температура, К;

R - газовая постоянная, 8,31 Дж/моль*К.

Избыточная энергия (по сравнению со средней энергией при данной температуре), которой должны обладать молекулы, для протекания реакции, называется энергией активации. Молекулы, обладающие такой энергией, называются активными молекулами.

Уравнение Аррениуса позволяет расчитать cкорость реакции при:

1) Различных температурах(Т,К):

2) Изменении энергии активации: