Методы определения порядка реакции

Для определения порядка реакции необходимо иметь данные об изменении концентрации реагирующих веществ во времени или кинетическую кривую.

1.3.1. Метод «подбора уравнений»

Аналитический вариант. Полученные данные о зависимости концентрации реагента от времени подставляются в уравнение (12) для расчета константы скорости реакции первого порядка. Если получающиеся константы не зависят от времени, то предположение верно. Если вычисленные константы зависят от времени, то аналогичный расчет последовательно повторяется с использованием кинетических уравнений для второго и третьего порядка.

Графический вариант. Для экспериментально полученной зависимости

концентрации реагента А от времени строим графики, соответствующие

уравнениям разных порядков:

Рис.5. Графики определения порядка реакции

Выбираем график, на котором получена прямая линия и порядок определяется по типу графика.

1.3.2. Метод Раковского

В этом методе изучают зависимость периода полупревращения от С_о. Для реакций первого порядка (14) не зависит от начальной концентрации вещества.

Для реакции 2-го порядка уравнение (18) может быть записано:

или (22)

Для реакции 3-го порядка:

или (23)

В соответствии с уравнениями (22 и 23) зависимость от представляет прямую линию, тангенс угла наклона которой равен (n-1), где n является порядком реакции. Построение графика зависимости от путем определения времени полупревращения на основе данных для одного опыта (рис.6). Кривая 6а разбивается равномерно и определяется среднее время полупревращения для каждого периода. По тангенсу угла наклона определяется порядок реакции.

Рис.6. Определение порядка реакции по периоду полупревращения:

а - определение и по кинетической кривой; б - определение порядка реакции.

1.3.3. Дифференциальный метод Вант-Гоффа

Метод основан на использовании уравнения для скорости реакции в дифференциальной форме. Так графический вариант метода Вант-Гоффа основан на использовании уравнения , после логарифмирования которого получают:

(24)

На графике в координатах полученная зависимость изображается прямой линией с тангенсом угла наклона к оси , соответствующим порядку реакции (). Скорость ω определяется тангенсом угла наклона касательной к кривой C = f (t) относительно оси времени как показано на рис.7.

Рис 7. Определение порядка реакции по методу Вант-Гоффа: a - определение скорости реакции в различные моменты времени; б - определение порядка реакции.