Скорость химической реакции при постоянной температуре прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Если в реакции типа А + В = С концентрацию веществ А и В обозначить через сА и сВ, то выражение для скорости будет иметь вид:
v = k•cA•сВ, | (1) |
где k – константа скорости реакции, значение которой зависит от химических свойств реагирующих веществ и температуры.
В связи с тем, что концентрация исходных веществ в ходе реакции убывает, скорость реакции, согласно формуле (1), также уменьшается. Изменение концентрации вещества А равно:
Используя формулы (1) и (2), можно создать математическую модель изменения концентрации веществ в ходе химической реакции.
· Откроем новую книгу Excel.
· Разместим на Листе 1 два элемента управления «Счетчик», для чего откройте панель Разработчик и выберите Вставить > Элемент управления, Счетчик.
· Свяжем первый счетчик с ячейкой H2, для чего выделим счетчик правой кнопкой мыши и в открывшемся меню выберем команду Формат объекта, на вкладке Свойства в поле LincedCell внесем H2.
|
|
· Аналогичным образом свяжем второй счетчик с ячейкой H3.
· В ячейку H6 будем вносить константу скорости реакции.
· В ячейки А3–А12 занесем время протекания реакции в единицах времени (секунды, минуты и т. д.).
· Ячейки В3 и С3 свяжем с ячейками H2, H3, внеся в них формулы = H2 и = H3 – это первоначальные концентрации вещества А и В соответственно.
· Скорость реакции в начальный момент времени будет рассчитываться в ячейке D3, куда занесем формулу = H$6$*B3*C3 (обратите внимание на то, чтобы ссылка на ячейку H6 была абсолютной).
· Концентрации веществ, получившихся через единицу времени, будут рассчитываться в ячейках E3 и F3, где расположим формулы = B3 – D3 и = C3 – D3.
· Концентрации веществ в начале каждого следующего момента времени будут располагаться в ячейках В4–В12 и в ячейках С4–С12. Для этого внесем в ячейки В4 и С4 формулы = E3 и = F3. Затем размножим их вниз до строки номер 12.
· Аналогичным образом размножим формулы для нахождения скорости реакции в каждый момент времени и концентраций реагирующих веществ, получившихся в результате реакции. Эти формулы находятся в ячейках D3, E3, F3.
· Выделим ячейки D3–D12, введем команды главного меню Вставка, Диаграмма. Следуя указаниям Мастера диаграмм, построим график изменения скорости реакции с течением времени.
· Выделим ячейки Е3–Е12 и построим график изменения концентрации вещества А с течением времени.
· Изменяя при помощи счетчиков значения начальных концентраций реагирующих веществ, можно наблюдать изменения, происходящие с графиками.
Математическая модель изменения концентрации веществ в ходе химической реакции | |||||||||||
t | [A] | [B] | V | [A1] | [B1] | [A] | |||||
15,000 | 22,000 | 3,300 | 11,700 | 18,700 | [B] | ||||||
11,700 | 18,700 | 2,188 | 9,512 | 16,512 | |||||||
9,512 | 16,512 | 1,571 | 7,941 | 14,941 | |||||||
7,941 | 14,941 | 1,187 | 6,755 | 13,755 | k | 0,01 | |||||
6,755 | 13,755 | 0,929 | 5,826 | 12,826 | |||||||
5,826 | 12,826 | 0,747 | 5,079 | 12,079 | |||||||
5,079 | 12,079 | 0,613 | 4,465 | 11,465 | |||||||
4,465 | 11,465 | 0,512 | 3,953 | 10,953 | |||||||
3,953 | 10,953 | 0,433 | 3,520 | 10,520 | |||||||
3,520 | 10,520 | 0,370 | 3,150 | 10,150 | |||||||
| |||||||||||