ргії активації і без знання величини константи швидкості досліджуваної реакції. Такий метод називається метод початкових швидкостей. Запишемо в загальному вигляді рівняння швидкості для реакції піролізу
Уявімо, що ми проводимо серію дослідів, в яких змінюється тільки температура, а всі інші параметри постійні. Тоді можна записати рівняння швидкості для початкового періоду реакції
Прологаріфміруем це рівняння:
А тепер продифференцируем отримане рівняння по температурі
Але з іншого боку, справедливо рівняння Арреніуса
Отже, можна записати
Інтегрування цього диференціального рівняння призведе до рівняння виду
Це рівняння лінійно і кутовий коефіцієнт прямої, одержуваної на графіку залежності логарифма початкової швидкості від зворотної температури, дозволить визначити величину енергії активації.
2. Практична частина
Метою даних лабораторних робіт є визначення всіх параметрів кінетичного рівняння
Здавалося б логічним вводити дані по експерименту один раз і з отриманої кінетичної кривої «зчитувати» відразу всі необхідні параметри. Однак досвід роботи показує, що людині, що вперше зустрічається з формальної кінетикою, буває важко потім розібратися, який параметр і яким чином потрібно використовувати далі. Тому в лабораторній роботі двічі вводяться дані за першими трьома дослідам: перший раз при визначенні приватного порядку інтегральним способом, другий - при визначенні приватного порядку реакції диференціальним способом.
Експериментальні дані
Варіант 2. Концентрація пропану, моль/м?
Час, сТемпература проведення дослідів, К1000100010009909801010012,010,07,010,010,010,059,98,35,98,89,17,8108,37,05,07,78,36,1156,85,94,36,87,64,9205,85,03,76,07,03,9304,23,72,84,85,92,6403,12,72,33,85,01,8
Визначення приватного порядку реакції інтегральним методом
Вводимо в осередки значення часу і відповідної цьому часі концентрації реагенту.
ВремяКонцентрация0,012,05,09,910,08,315,06,820,05,830,04,240,03,1
Кінетична крива має вигляд
На цьому малюнку нанесена допоміжна лінія, відповідна концентрації реагенту дорівнює половині початкової - це лінія сірого кольору. Потім послідовно проводимо таку ж процедуру для досвіду 2 і досвіду 3.
ВремяКонцентрация0,010,05,08,310,07,015,05,920,05,030,03,740,02,7
Таблиця 3
ВремяКонцентрация0,07,05,05,910,05,015,04,320,03,730,02,840,02,3
Далі визначаємо час полупревращения реагенту і вносимо дані в таблицю 4.
Таблиця 4
Початкова концентрація, моль/м? 12107Время полупревращения, с18,82021,8Натуральний логарифм концентрації 2,482,301,95Натуральний логарифм часу полупревращения 2,933,003,08
Лінія, усереднюються експериментальні точки на цьому малюнку, може бути описана наступним рівнянням (1).
Зіставлення цього рівняння з рівнянням
приводить до висновку що кутовий коефіцієнт а в рівнянні (1) дорівнює
і кутовий коефіцієнт в рівнянні (1) можна визначити за координатами двох точок, розташованих на усередненої прямій. Для визначення кутового коефіцієнта прямої виберіть та введіть у відповідні комірки координати двох віддалених один від одного точок, розташованих на прямій лінії.
=3,365=2,1=3,312.
Кутовий коефіцієнт прямої знаходиться як
Значить, порядок реакції дорівнює
З цього ж рівняння можна знайти константу швидкості. Для цього знайдемо, чому одно подлогаріфміческое вираз
Для даних по першому досвіду отримаємо
Величина, що знаходиться під логарифмом дорівнює
А константа швидкості, таким чином дорівнює 0,018 с - 1
Визначення приватного порядку реакції диференціальним методом.
Вводимо значення поточних концентрацій реагенту, що спостерігаються в різний час
Таблиця 5
ВремяКонцентрация0,012,05,09,910,08,315,06,820,05,830,04,240,03,1
Кінетична крива має вигляд.
Початок лінійної ділянки кінетичної кривої
Час, с0Концентрація, моль/м? 12
Закінчення лінійної ділянки кінетичної кривої
Час, с5Концентрація, моль/м? 9,9
