Химическая кинетика Скорость и порядок химической реакции

Химическая кинетика рассматривает скорости химических реакций и параметры, от которых эти скорости зависят. Наиболее важными параметрами являются концентрация, температура и давление. При кинетическом исследовании прямым или косвенным способом измеряют изменение концентрации веществ во времени. Порядок реакций — строго экспериментальная величина, показывающая характер зависимости скорости реакции от концентрации. [c.346]

Коэффициент полезного действия химических реакторов. Скорость необратимой химической реакции является функцией концентрации с1С/(1х = кС Здесь С — концентрация т — время к — константа скорости реакции п — порядок реакции. Уравнение кинетики может быть также выражено через степень превращения л = (Со — С)/Со, где С , С — начальное и текущее значение концентрации реагента, соответственно. Степень превращения является относительной, безразмерной концентрацией и изменяется от О до 1 (для необратимых реакций). Уравнения кинетики, выраженные через степень превращения, принимают вид [c.34]

В главе II изложены основы математического описания и моделирования применительно к задачам масштабирования и автоматизации химических процессов и обосновывается возможность получения кинетических данных в ограниченной (локальной) области изменения параметров. В общем случае в качестве уравнений локальной кинетики рекомендуется использовать известные уравнения химической кинетики, введя в них зависимость от факторов, функционально связанных с текущей концентрацией реагирующих веществ. Если при этом под терминами константа скорости и порядок реакции понимать некоторые их формальные значения,.то эти уравнения можно распространить (см. ниже) в локальной области на гомогенные и гетерогенные реакции, протекающие в кинетической и диффузионной областях. Вместе с тем, па основании анализа ряда промышленных химических процессов и основных закономерностей химической кинетики, обращается внимание на то, что известное многообразие кинетических зависимостей и уравнений, отражающих скорость различных по характеру процессов, с достаточной для практических целей точностью можно в большинстве случаев представить уравнением, выражающим образование конечных продуктов реакций, протекающих как бы параллельно. [c.9]

Большинство химических реакций протекает в несколько стадий. Даже если скорость реакции описывается простым кинетическим уравнением, реакция может состоять из ряда стадий. Одной из задач кинетики является определение промежуточных стадий, потому что только таким путем можно понять, как протекает реакция. Отдельные стадии называются элементарными реакциями. Совокупность элементарных реакций представляет механизм суммарной реакции. При рассмотрении механизма говорят о молекулярности стадий, которая определяется числом реагирующих молекул, участвующих в элементарной реакции. Отдельные стадии механизма называются мономолекулярными, бимолекулярными или тримолекулярными в зависимости от того, одна, две или три молекулы вступают в реакцию на данной стадии. Для элементарных реакций молекулярность (моно-, би- и три-) совпадает с их порядком (соответственно первый, второй и третий), но по отношению к суммарной реакции эти термины не являются синонимами. Например, мономолекулярная стадия механизма имеет первый порядок, но реакция первого порядка не обязательно долл<на быть мономолекулярной, как будет показано ниже (разд. 10.12). [c.292]

Как будет показано в следующей главе, степенная зависимость от концентрации реагирующих веществ практически всегда выполняется для скорости отдельных стадий химического процесса. При этом как порядок по отдельному веществу, так и суммарный порядок реакции всегда являются целыми положительными числами. Если речь идет об отдельной стадии процесса, то порядок ее никогда не превышает трех. Поэтому особо важное значение имеют в химической кинетике реакции первого, второго и третьего порядка, [c.47]

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ (ПОРЯДОК РЕАКЦИИ, МОЛЕКУЛЯРНОСТЬ, КОНСТАНТА СКОРОСТИ] [c.150]

При исследовании кинетики химической реакции прежде всего надо определить изменения концентрации реагирующих веществ во времени (рис. Б.1). Используя эти данные, необходимо найти порядок химической реакции, иначе говоря, записать уравнение скорости реакции, а затем определить и константу скорости. Из зависимости константы скорости от температуры можно получить значение для энергии активации. [c.153]

ПОРЯДОК РЕАКЦИИ —одно из основных понятий химической кинетики, определяется как сумма показателен степени + /13 в уравнении для скорости химической реакции [c.202]

Степенная зависимость от концентрации реагирующих веществ практически всегда выполняется для скорости отдельных стадий химического процесса (кроме мономолекулярных реакций в газовой фазе). При этом порядок по отдельному компоненту и суммарный порядок реакции всегда являются целыми положительными числами. Для отдельной стадии процесса порядок обычно не превышает трех. В соответствии с этим особо важное значение в химической кинетике имеют реакции первого, второго и третьего порядков. [c.216]

Гетерогенные процессы, сопровождаемые химической реакцией, могут быть трех типов 1) когда реакция протекает на поверхности раздела фаз, этот тип характерен для процессов с участием твердой фазы Т — Ж Т—Г Г — Ж — Т и др. 2) когда реакции протекают в объеме одной из фаз после переноса в нее вещества из другой такие процессы наиболее распространены и могут идти с участием любых фаз в системах Г — Ж, Ж — Ж (несмешивающиеся), Т — Ж, Г — Ж—Т и др. 3) когда реакция происходит на поверхности вновь образующейся фазы этот тип возможен для процессов взаимодействия твердых фаз. Если гетерогенный процесс идет в кинетической области, то для первых двух указанных типов справедливы законы кинетики гомогенных процессов. При этом скорость процесса лимитируется скоростью химических реакций, описывается кинетическими уравнениями реакций, порядок которых зависит от числа и природы реагентов. Для кинетики гетерогенных процессов в диффузионной области характерны следующие особенности а) сравнительно малые величины условной энергии активации б) сравнительно малое влияние температуры на скорость процесса, что видно хотя бы из значений температурных коэффициентов диффузии, которые для жидкостей и газов колеблются в пределах 1,1—1,5 (если только повышение температуры не меняет фазового состояния реагентов) в) большое влияние турбулизации системы (перемещивания) на скорость процесса. [c.153]

Так, если наиболее медленной стадией последнего является диффузия, то зависимость предельного тока от со должна быть прямолинейной и проходить через начало координат. Если скорость электродного процесса контролируется кинетикой химической реакции, то ток не зависит от скорости вращения. При помощи вращающегося дискового электрода можно определить и порядок химической реакции. Для этого находят зависимость gi от [c.403]

Рассматривая процесс окисления как квазигомогенный и предполагая, что порядок реакции по каждому компоненту равен единице, а скорость процесса окисления не зависит от концентрации кислорода в жидкости, запишем скорости реакций на основании закона действующих масс — основного постулата химической кинетики [c.699]

Следует подчеркнуть, что степенная зависимость от концентраций реагирующих веществ практически всегда выполняется для скоростей отдельных стадий химического процесса. При этом как порядок по отдельному веществу, так и суммарный порядок реакции всегда являются целыми положительными числами. Если речь идет об отдельной стадии процесса, то порядок ее никогда не превышает трех. Поэтому особо важное значение имеют в химической кинетике реакции первого, второго и третьего порядка [13]. В общем случае суммарный порядок многостадийной реакции может быть нулевым, дробным либо целым числом он определяется экспериментально. [c.64]

Основным понятием хилшческом кинетики является скорость химической реакции V— про зводиая ог концентрации С по времени, с/С/й /. Она может быть определена по кинегической кривой — зависимости концентрации от времени. Основным уравнением химической кинетики является кинетическое уравнение, отражающее зависилюсть V от концентраций компонентов реакционной смеси С,-. Параметрами кинетического уравнения являются константы скорости химической реакции Часто кинетическое уравнение представляет собой степенную функцию концентраций. Показатель степени при концентрации какого-либо компонента есть порядок реакции по этому компоненту. Зависимость А от температуры описывается уравнением А = (—где А,, — предэкспоненциальный множитель — энергия активации, [c.47]

Важным понятием в химической кинетике является порядок реакций. Он характеризуется суммой показателей степеней концентраций отдельных реагентов в выражении закона действия масс. Различают реакции первого, второго, третьего порядка. Порядок реакции не всегда совпадает с ее молекуляриостью. Большинство химических реакций протекает в несколько стадий я скорость реакции характеризуется скоростью наиболее медленно протекающей стадии. Порядок реакции будет выражаться молекуляриостью этой стадии и, как правило, отличаться от суммы коэффициентов реакции в целом. Так, в реакциях гидролиза солей в разбавленных водных растворах концентрация воды изменяется так незначительно, что в уравнение скорости реакции она не входит, и кинетика таких реакций будет описываться уравнениями кинетики реакций первого порядка. Реакции разложения молекул, внутримолекулярных группировок (например, диссоциация молекулы хлора на атомы) являются одномолекулярными и относятся к реакциям первого порядка. Скорость одномолекулярной реакции выражается уравнением [c.28]

Следует заметить, что порядок реакции, определенный по начальным скоростям, далеко не во всех случаях должен совпадать с порядком, определенным по ходу реакции. Вопрос о том, какую информацию можно получить, сравнивая оба порядка, мы обсудим в разделе, посвященном каталитическим реакциям. Заметим, что в химической кинетике иногда порядок, определяемый по ходу реакции, называют временным, а порядок, определяемый по начальным скоростям, кон-центрационным. [c.19]

Скорость реакции. Порядок реакции. Химическая кинетика основывается на предпосылке, что скорость реакции, т. е. число молекул, реагируюищх в единицу времени, пропорциональна произведению концентраций реагентов и не зависит от концентрации веществ, не принимающих участия в реакции (к числу которых относятся и продукты реакции). Вполне возможно, что реакции протекают именно таким образом, поскольку молекулы взаимодействуют только при столкновении друг с другом. Однако число столкновений молекул в единицу времени (частота столкновений) пропорционально произведению концентраций веществ. [c.267]

Введение моноклональных антител в систему анализа, основанную на применении меченых антител, позволяет улучшить большую часть характеризующих ее параметров. Химическая гомогенность моноклональных антител обеспечивает надежность и воспроизводимость анализа. Кроме того, использование для иммунометрического анализа моноклональных антител, конъюгированных с ферментом, позволило приблизиться к реализации режима кинетики первого порядка (Вагапу, 1980). Порядок химической реакции соответствует показателю степени у величины концентрации реагента в кинетическом уравнении. Реакциям, скорость которых постоянна и не зависит от концентрации, соответствует нулевой порядок. Если концентрация одного из реагентов лимитирована, то скорость реакции оказывается пропорциональна его концентрации. Если лимитирующими оказываются два или три реагента, то скорость реакции зависит от концентрации каждого из реагентов и кинетика реакции приобретает сложный характер. [c.389]

При проведении микрокинетических исследований определяют маршруты реакций, выбирают наиболее достоверные из них, а также рассчитывают порядок и контакты скоростей реакций. Эти исследования проводят на специальном лабораторном оборудовании, с тем чтобы изучить кинетику химической реакции в чистом [c.23]

Сведения о зависимости скорости химической реакции от концентраций, температуры и давления находят широкое практическое применение. Например, такими сведениями необходимо располагать при проектировании химического завода. Чтобы знать, как ведет себя какой-нибудь химический загрязнитель, скажем гербицид (средство для борьбы с сорняками), в окружающей среде, нужно иметь сведения о том, в какие реакции он может вступать в природных условиях и с какой скоростью протекают эти реакции. Но изучение кинетики химических реакций помимо таких практических целей преследует и более фундаментальные задачи. Знание уравнения скорости реакции и ее энергии активации поможет разобраться в механизме реакции, т. е. в подробной картине ее протекания. Механизм реакции описывает ее путь или последовательность стадий, через которые она протекает, а также последовательность разрыва и образования новых связей и порядок изменений относительного положения атомов в ходе реакции. Установление детальных механизмов химических реакций представляет собой одну из величайщих задач химии. Если известен механизм реакции, то с его помощью можно предсказать новые реакции и проверить эти предсказания на дополнительных экспериментах. [c.20]

Кинетика гетерогенных каталитических реакций. Многоста-дийиость гетерогенных процессов является причиной того, что кинетические характеристики гетерогенной каталитической реакции (константа скорости, порядок реакции), найденные экспериментально, могут отличаться от соответствующих характеристик химического процесса, протекающего на поверхности катализатора. Например, порядок каталитической реакции, лимитируемой диффузией, обычно равен единице, так как скорость диффузии пропорциональна концентрации в первой степени вне зависимости от порядка процесса на поверхности катализатора. Получаемые экспериментально константа скорости и порядок реакции называются кажущимися в отличие от истинной константы скорости и истинного порядка, относящихся к химической реакции на поверхности катализатора. Установление истинных кинетических характеристик связано с выяснением роли отдельных стадий и имеет значение для вскрытия механизма каталитического процесса. [c.274]

Микрокинетические исследования позволяют определить маршруты реакций и выбрать наиболее достоверный и.з них, а также рассчитать порядок и константы скоростей реакций. Эти исследования проводят в лаборатории таким образом, чтобы изучить кинетику химической реакции в чистом виде , без влияния условий перемешивания реагентов, тепловых и диффузионных эффектов и дифференциальных, проточно-интегральных или циркуляционных реакторах. При постановке лабораторных микрокинетических исследований опыты осуществляют с использованием современных научных методов экспериментирования — направленного многофакторного эксперимента, при котором одновременно изменяют несколько наиболее существенных параметров и целенаправленно обеспечивают выход процесса в оптимальны11 режим . При проведении микрокинетических исследований обязательно применяют ЭВМ, на которой быстро просматривают все возможные решения кинетических уравнений и выбирают наиболее достоверный маршрут химической реакции при разных температурных условиях. Использование научного метода направленного многофакторного эксперимента ЭВМ резко сокращает число необходимых опытов и позволяет определить оптимальные условия течения химической реакции. В связи с этим обязательной составной частью оборудования химической лаборатории должна быть ЭВ1 [ (на рис. УН-18 аналоговая машина). - [c.483]

Природа растворителя оказывает большое влияние на скорость и порядок гомогенных химических реакций. Еще в 1890 г. Меншуткин изучал кинетику реакции триэтиламина с иодэта-ном в 23 растворителях в этой классической работе впервые было показано, что скорость реакции в очень большой степени зависит от выбора растворителя. Так, в диэтиловом эфире, бензоле, метаноле и бензиловом спирте скорость образования четвертичной соли была выше, чем в н-гексане, соответственно в 4, 36, 280 и 742 раза [30]. Следовательно, путем подбора соответствующего растворителя можно существенно ускорить или замедлить химическую реакцию. Очевидно, что этот факт чрезвычайно важен как в лабораторных исследованиях, так и в химической промышленности. В отдельных случаях путем простой замены растворителя удавалось повысить скорость реакции примерно в 10 раз ( ) [31]. В этой связи становится понятной (важность эмпирических правил и теорий, позволяющих выбрать наиболее подходящий для планируемой реакции растворитель. [c.182]

Кинетика химических реакций в большей мере зависит от количества одновременно участвующих в них молекул. В соответствии с этим различают moho-, би- и, редко, тримолекулярные реакции (рис. 64), большего количества молекул, взаимодействующих в процессе реакции, практически не наблюдается. Многие химические процессы, описываемые различными громоздкими стехиометрическими уравнениями, обычно представляют собой совокупность нескольких последовательных, а иногда и параллельных элементарных реакций, каждая из которых принадлежит к одной из упомянутых кинетических групп. Вследствие такой миогостадийности макроскопически наблюдаемых процессов вводится понятие о порядке реакции. Он определяется суммой показателей степеней, в которых концентрации исходных веществ входят в кинетическое уравнение. В простейших случаях порядок реакции определяется наиболее медленной стадией сложного химического процесса. Порядок реакции может быть уменьшен, если одно или два вещества, участвующих в реакции, взяты с большим избытком и концентрация их практически не изменяется. Скорость необратимых реакций первого и второго порядков (dxldt) и соответствующие им константы [c.153]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология