химический каталог




Анорганикум Том 1

Автор Г.Блументаль, 3.Энгельс, И.Фиц, В.Хабердитцль и др.

В большинстве случаев молекулярность реакции не совпадает с ее порядком. Уравнение скорости бимолекулярной реакции может, например, соответствовать реакции первого порядка, если одно из реагирующих веществ имеется в избытке, так что его концентрация в ходе реакции почти не меняется. Примером такой реакции может служить кислотный гидролиз эфиров:

r — k-c,

эфира и воды, однако она может быть описана уравнением скорости реакции первого порядка:

;Н20'сэфир

(20)

Поскольку реакция протекает в большом избытке воды по сравнению с эфиром, ее концентрация почти не меняется и может быть принята постоянной, а следовательно, снао можно ввести в константу реакции. Таким образом, эта реакция имеет кажущийся первый порядок.

9. ПРОСТЫЕ КИНЕТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ.

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

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.

Если стехиометрия реакции позволяет ожидать достаточно простую закономерность, часто оказывается целесообразно привлечь для исследования кинетических закономерностей интегральные уравнения скорости реакции, имеющие весьма простой вид для реакции первого, второго и третьего порядков.

'?1. Уравнение скорости реакции первого порядка

Итак, как уже упоминалось, радиоактивный распад может служить идеальным примером реакции первого порядка. Предположим сначала, что исходный радиоактивный нуклид А превращается в стабильный нуклид В в результате радиоактивного излучения («-, В- или у-излучение)

А >- В (21)

Этому процессу соответствует уравнение скорости реакции (18); после разделения переменных получим

(22)lnJV = fer+C

FT = feK

Интегрирование дает

(23)

СН3СООС2Н, + Н20

снзсоон+едон

(19)

Константу интегрирования С находим из начальных условий; при г=0 и N = Na C=InJV0. Тогда из уравнения (22) следует

Эта реакция протекает по бимолекулярному механизму в том ?смысле, что она осуществляется при взаимодействии молекул

ln/V//V„=—&; JV = JV„.e-*'

(24)

154

Химическая кинетика и механизмы реакций

Простые кинетические закономерности

155Результаты исследования такой реакции могут быть представлены графически. Очевидно (рис. Б.2, а), что радиоактивность N экспоненциально снижается во времени в соответствии с уравнением (24), потому удобно пользоваться полулогарифмическими координатами (рис. Б.2, б). Из наклона прямой можно определить константу скорости к.

Рис. Б 2. Изменение активности или концентрации вещества во времени для реакции первого порядка. а~в обычных координатах, б —в логарифмических координатах

Важный параметр в химической кинетике — время полупревращения ti/z (для случая радиоактивного превращения — период полураспада). Это время, в течение которого начальная концентрация исходного вещества (или количество молекул исходного вещества) снизится в два раза. Для случая радиоактивного распада это означает, что H=NJ2, т. е.

гп2 = &1/2 или t1/2 = 0,693/fe (25)

Часто первый продукт распада радиоактивного нуклида не является стабильным, а распадается далее. За немногими исключениями, так ведут себя почти все естественные радиоактивные вещества, входящие в три основных семейства (ряда) радиоактивных элементов (ряд уран — радия, ряд тория и ряд актиния). В этих радиоактивных семействах имеется один наиболее долгоживущий материнский элемент, распадающийся на дочерние и внучатные короткоживущие радиоактивные элементы. В общем случае превращения можно представить в виде схемы

(26)

В качестве примера приведем основные стадии радиоактивного распада для семейства уран — тория:

(27>

tBRa

,»Th

1590 лет

.334 И . ПА*-1

(стабильный изотоп)

(28)

Система такого рода, поскольку на нее не оказывается внешнего воздействия, находится в радиоактивном равновесии. Оно соответствует стационарному состоянию, при котором скорости образования и распада отдельных компонентов равны между собой:

dNkldt = dNB/dt = dNJdt = dND/dt

Используя уравнение (18), получим

ЙДд = в = с (29)

Подставим вместо k период полураспада ii/z [уравнение (25)]:

Nh!tm (А) = Лу*1/2 (В) = NJtllt (С) (30>

Согласно уравнению (29), активность компонентов радиоактивного равновесия обратно пропорциональна константам скорости.

Аналогичные соотношения наблюдаются и при химических реакциях, скорость которых подчиняется уравнению первого порядка. Гомогенные химические реакции, протекающие строго в соответствии с уравнением скорости первого порядка, встречаются не часто. К ним относятся в первую очередь реакции разложения, например дегидрирование этана до этилена

C2He I С2Н4 -\- Н2 (31)

или циклопентена до циклопентадиена

Н

Н

(32)

NAZI НН

АС/Н

Н-С II + Н,

Ч ,

страница 50
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257

Скачать книгу "Анорганикум Том 1" (8.12Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
23.5 монитор samsung c24fg73fqi
адаптер для клапанов ra 2000 082f1071
Столы из ткани
концерт воскресенье и машина времени купить билеты

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.11.2017)