Методы определения порядка реакции

Период полупревращения

Периодом полупревращения называется время, в течение которого в реакцию вступит половина исходного количества вещества.

Подставив в уравнение (2.4.) величину с = с₀/ 2 , получим

(2.6)

Период полупревращения реакции первого порядка связан только с величиной константы скорости и не зависит от начальной концентрации вещества.

Радиоактивный распад ядер является типичным примером превращений, протекающих по первому порядку. Известно, что каждый радиоактивный изотоп характеризуется определенной величиной периода полураспада, который связан с константой скорости распада уравнением (2.6.). Для реакции второго порядка, подставив в уравнение (2.5.) с = с₀/2, получим

(2.7.)

Таким образом, для реакции второго порядка период полупревращения уменьшается с увеличением начальной концентрации реагентов.

Определение порядка реакции открывает возможности выяснения вероятного механизма химического процесса. Для определения порядка реакций применяются различные методы:

1. Метод подстановки (аналитический метод).

Экспериментально находят концентрации одного из веществ с через разные промежутки времени от начала реакции. Значения с, и начальной концентрации с₀ подставляют в уравнение (2.4.) и рассчитывают константу скорости. Если величина k, вычисленная для разных моментов времени, остается практически постоянной, это говорит о том, что реакция первого порядка. Если значения k не сохраняют постоянного значения, величины с и с₀ подставляют в уравнение (2.5.). Постоянство значений k свидетельствует о втором порядке реакции.

2. Графический метод.

Из уравнения (2.4.) следует, что график зависимости lnс от времени должен иметь вид прямой линии (рис.2.1 а.). Тангенс угла наклона прямой по отношению к оси абцисс равен – k, а отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат равен lnс₀.

Из уравнения (2.5.) следует, что зависимость 1/с от времени выражается прямой линией с тангенсом угла наклона, равным k (рис.2.1 б.). Отрезок, отсекаемый прямой на оси ординат равен 1/с₀.

Для определения порядка реакции графическим методом, полученные экспериментально значения с, наносят на график в координатах "lnс-t ". Если получается прямая линия – это означает, что реакция имеет первый порядок. Если в этих координатах прямая линия не получается, строят график 1/с = f(t). График, подобный представленному на рис.2.1 б,. говорит о том, что реакция второго порядка.