Различают необратимые реакции нулевого, первого, второго и третьего порядков:
1) нулевого порядка: , т.е. скорость химической реакции не зависит от концентрации реагирующих веществ;
2) первого порядка n = 1: А ® Продукты ;
3) второго порядка n = 2: А + В ® Продукты ,
2А ® Продукты (с = с А) ;
4) третьего порядка n = 3: А + В + D ® Продукты ,
2А + B ® Продукты (с = с А) ,
3A ® Продукты (с = с А)
Эти формулы справедливы для необратимых или односторонних реакций, проходящих до полного исчезновения исходных веществ.
Если молекулярность определяет фактическое число частиц, участвующих в элементарном акте химического взаимодействия, то порядок реакции – формальное понятие, находимое из кинетических уравнений химических реакций. Молекулярность и порядок реакции совпадают только для простых реакций, протекающих в одну элементарную стадию без участия посторонних молекул. Молекулярность и порядок не совпадают в трех случаях: для сложных реакций, для гетерогенных реакций и реакций с избытком одного из реагирующих веществ.
|
|
Формальная кинетика дает возможность находить константы скорости и изменение концентрации реагирующих веществ.
Для скорости реакции 0-го порядка: , . Интегрируя, получим: , где В – постоянная интегрирования. При t = 0 и с = 0 В = с0, тогда , где с 0 – концентрация исходного вещества.
Время t1/2, в течение которого первоначальная концентрация исходного вещества снижается наполовину (с = с 0/2), называют временем (периодом) полупревращения.
Для реакции нулевого порядка , .
Для реакции первого порядка: . Разделив переменные , проинтегрируем: , получим: , ,
Для с = 0,5 с 0 имеем: или
Так как в кинетическое уравнение реакции 1-го порядка входит отношение исходной с0 и текущей с концентраций, можно пользоваться не абсолютными концентрациями, а относительными величинами (процентным содержанием прореагировавшего вещества и др.).
Для простой (элементарной) реакции 2-го порядка в случае реагирования одинаковых частиц и с 1 = с 2 = с кинетическое уравнение: . Разделив переменные: и проинтегрировав: , получим:
, .
Время полупревращения: ; константа .
Если в элементарном акте реакции 2-го порядка реагируют два различных вещества и с0,1 ¹ с0,2, то .
Для элементарной реакции 3-го порядка в случае одинаковых реагирующих веществ и с 1 = с 2 = с 3 = с кинетическое уравнение:
; ; ;
Время полупревращения: ; константа .
Полученные кинетические уравнения устанавливают связь между параметрами течения химической реакции (k, c0, c, t), когда порядок реакции известен. В противном случае его нужно определить.