Ի՞նչն է որոշում ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը: Ռեակցիայի արագությունը հաստատուն: ռեակցիայի կարգի հայեցակարգը ըստ ռեագենտի. Զանգվածային գործողության օրենքը. Ռեակցիայի կարգի և արագության հաստատուն

1. Հիմնական հասկացություններ և պոստուլատներ քիմիական կինետիկա

Քիմիական կինետիկան ֆիզիկական քիմիայի մի ճյուղ է, որն ուսումնասիրում է քիմիական ռեակցիաների արագությունը։ Քիմիական կինետիկայի հիմնական խնդիրները՝ 1) ռեակցիայի արագությունների հաշվարկ և կինետիկ կորերի որոշում, այսինքն. ռեակտիվների կոնցենտրացիաների կախվածությունը ժամանակից ( ուղղակի առաջադրանք); 2) ռեակցիայի մեխանիզմների որոշում կինետիկ կորերից ( հակադարձ խնդիր).

Արագություն քիմիական ռեակցիանկարագրում է ռեակտիվների կոնցենտրացիաների փոփոխությունը միավոր ժամանակում: Ռեակցիայի համար

ա A+ բ B+... դ D+ ե E+...

ռեակցիայի արագությունը որոշվում է հետևյալ կերպ.

որտեղ քառակուսի փակագծերը ցույց են տալիս նյութի կոնցենտրացիան (սովորաբար չափվում է մոլ/լ-ով), տ- ժամանակ; ա, բ, դ, ե- ստոյխիոմետրիկ գործակիցները ռեակցիայի հավասարման մեջ.

Ռեակցիայի արագությունը կախված է ռեակտիվների բնույթից, դրանց կոնցենտրացիայից, ջերմաստիճանից և կատալիզատորի առկայությունից: Ռեակցիայի արագության կախվածությունը կոնցենտրացիայից նկարագրված է քիմիական կինետիկայի հիմնական պոստուլատով. զանգվածային գործողության օրենքը:

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը ժամանակի յուրաքանչյուր պահին համաչափ է ռեակտիվների ընթացիկ կոնցենտրացիաներին՝ բարձրացված որոշակի հզորությունների.

,

Որտեղ կ- արագության հաստատուն (անկախ կոնցենտրացիայից); x, y- որոշ թվեր, որոնք կոչվում են ըստ նյութի ռեակցիայի կարգը A և B, համապատասխանաբար: Ընդհանուր առմամբ, այս թվերը գործակիցների հետ կապ չունեն աԵվ բռեակցիայի հավասարման մեջ։ Ցուցանիշների գումարը x+ yկանչեց ընդհանուր արձագանքման կարգը. Ռեակցիայի կարգը կարող է լինել դրական կամ բացասական, ամբողջ կամ կոտորակային:

Քիմիական ռեակցիաների մեծ մասը բաղկացած է մի քանի քայլերից, որոնք կոչվում են տարրական ռեակցիաներ. Տարրական ռեակցիան սովորաբար հասկացվում է որպես քիմիական կապի ձևավորման կամ խզման մեկ գործողություն, որն ընթանում է անցումային համալիրի ձևավորմամբ: Տարրական ռեակցիային մասնակցող մասնիկների թիվը կոչվում է մոլեկուլյարությունռեակցիաներ. Տարրական ռեակցիաների միայն երեք տեսակ կա՝ մոնոմոլեկուլային (A B + ...), երկմոլեկուլային (A + B D + ...) և եռամոլեկուլային (2A + B D + ...): Տարրական ռեակցիաների համար ընդհանուր կարգը հավասար է մոլեկուլյարությանը, իսկ ըստ նյութի կարգերը հավասար են ռեակցիայի հավասարման գործակիցներին։

ՕՐԻՆՆԵՐ

Օրինակ 1-1. NO առաջացման արագությունը 2NOBr (g) 2NO (g) + Br 2 (g) ռեակցիայում 1,6 է: 10 -4 մոլ/(լ.ս). Որքա՞ն է ռեակցիայի արագությունը և NOBr սպառման արագությունը:

Լուծում. Ըստ սահմանման, ռեակցիայի արագությունը հետևյալն է.

Մոլ/(լ.ս).

Նույն սահմանումից հետևում է, որ NOBr-ի սպառման արագությունը հավասար է NO առաջացման արագությանը հակառակ նշանով.

մոլ/(լ.ս).

Օրինակ 1-2. 2-րդ կարգի A + B D ռեակցիայում A և B նյութերի սկզբնական կոնցենտրացիաները հավասար են համապատասխանաբար 2,0 մոլ/լ և 3,0 մոլ/լ։ Ռեակցիայի արագությունը 1,2 է: 10 -3 մոլ/(լ.վ) [A] = 1,5 մոլ/լ-ում: Հաշվե՛ք արագության հաստատունը և ռեակցիայի արագությունը [B] = 1,5 մոլ/լ-ում:

Լուծում. Համաձայն զանգվածային գործողության օրենքի՝ ցանկացած պահի ռեակցիայի արագությունը հավասար է.

.

Այն ժամանակ, երբ [A] = 1,5 մոլ/լ, A և B նյութերի 0,5 մոլ/լ փոխազդեցությունը, ուրեմն [B] = 3 – 0,5 = 2,5 մոլ/լ: Փոխարժեքի հաստատունը հետևյալն է.

Լ/(մոլ. ս).

Մինչև [B] = 1,5 մոլ/լ, A և B նյութերի 1,5 մոլ/լ փոխազդեցությունը, հետևաբար [A] = 2 – 1,5 = 0,5 մոլ/լ։ Ռեակցիայի արագությունը հետևյալն է.

Մոլ/(լ.ս).

ԱՌԱՋԱԴՐԱՆՔՆԵՐ

1-1. Ինչպե՞ս է ամոնիակի սինթեզի ռեակցիայի արագությունը 1/2 N 2 + 3/2 H 2 = NH 3 արտահայտված ազոտի և ջրածնի կոնցենտրացիաներով: (պատասխան)

1-2. Ինչպե՞ս կփոխվի 1/2 N 2 + 3/2 H 2 = NH 3 ամոնիակի սինթեզի ռեակցիայի արագությունը, եթե ռեակցիայի հավասարումը գրված է որպես N 2 + 3H 2 = 2NH 3: (պատասխան)

1-3. Ո՞րն է տարրական ռեակցիաների հերթականությունը. ա) Cl + H 2 = HCl + H; բ) 2NO + Cl 2 = 2NOCl. (պատասխան)

1-4. Հետևյալ մեծություններից ո՞րը կարող է ընդունել ա) բացասական. բ) կոտորակային արժեքներ՝ ռեակցիայի արագություն, ռեակցիայի կարգ, ռեակցիայի մոլեկուլյարություն, արագության հաստատուն, ստոյխիոմետրիկ գործակից։ (պատասխան)

1-5. Արդյո՞ք ռեակցիայի արագությունը կախված է ռեակցիայի արտադրանքի կոնցենտրացիայից: (պատասխան)

1-6. Քանի՞ անգամ կավելանա գազաֆազային տարրական ռեակցիայի արագությունը A = 2D, երբ ճնշումը մեծանա 3 անգամ (պատասխան):

1-7. Որոշե՛ք ռեակցիայի հերթականությունը, եթե արագության հաստատունն ունի l 2 / (մոլ 2 . վ) չափ։ (պատասխան)

1-8. 2-րդ կարգի գազային ռեակցիայի արագության հաստատունը 25 o C-ում հավասար է 10 3 լ/(մոլ. վ): Ինչի՞ն է հավասար այս հաստատունը, եթե կինետիկ հավասարումն արտահայտված է մթնոլորտային ճնշման տեսքով (պատասխան):

1-9. Գազային ֆազային ռեակցիայի համար n nA B կարգի, B-ի առաջացման արագությունը արտահայտեք ընդհանուր ճնշման չափով (պատասխան)

1-10. Առաջնային և հակադարձ ռեակցիաների արագության հաստատուններն են 2,2 և 3,8 լ/(մոլ. վ): Հետևյալ մեխանիզմներից ո՞ր դեպքում կարող են տեղի ունենալ այդ ռեակցիաները. ա) A + B = D; բ) A + B = 2D; գ) A = B + D; դ) 2A = B. (պատասխան)

1-11. 2HI H 2 + I 2 տարրալուծման ռեակցիան ունի արագության հաստատուն 2-րդ կարգ կ= 5,95: 10 -6 լ/(մոլ. ս). Հաշվե՛ք ռեակցիայի արագությունը 1 ատմ ճնշման և 600 Կ ջերմաստիճանի դեպքում (պատասխան)

1-12. 2-րդ կարգի A + B D ռեակցիայի արագությունը 2,7 է: 10 -7 մոլ/(լ.վ) A և B նյութերի կոնցենտրացիաներում, համապատասխանաբար, 3.0. 10 -3 մոլ/լ և 2,0 մոլ/լ։ Հաշվեք արագության հաստատունը (պատասխան)

1-13. 2-րդ կարգի A + B 2D ռեակցիայում A և B նյութերի սկզբնական կոնցենտրացիաները հավասար են 1,5 մոլ/լ: Ռեակցիայի արագությունը 2.0 է: 10 -4 մոլ/(լ.վ) [A] = 1,0 մոլ/լ: Հաշվե՛ք արագության հաստատունը և ռեակցիայի արագությունը [B] = 0,2 մոլ/լ-ում: (պատասխան)

1-14. 2-րդ կարգի A + B 2D ռեակցիայում A և B նյութերի սկզբնական կոնցենտրացիաները համապատասխանաբար հավասար են 0,5 և 2,5 մոլ/լ-ի։ Քանի՞ անգամ է ռեակցիայի արագությունը [A] = 0,1 մոլ/լ-ով պակաս սկզբնական արագությունից: (պատասխան)

1-15. Գազաֆազային ռեակցիայի արագությունը նկարագրվում է հավասարմամբ w = կ. [A] 2. [B]. A-ի և B-ի կոնցենտրացիաների ինչ հարաբերակցությամբ սկզբնական ռեակցիայի արագությունը կլինի առավելագույնը ֆիքսված վիճակում ընդհանուր ճնշում? (պատասխան)

2. Պարզ ռեակցիաների կինետիկա

Այս բաժնում մենք կկազմենք և կլուծենք կինետիկ հավասարումներ ամբողջ կարգի անշրջելի ռեակցիաների համար՝ հիմնված զանգվածի գործողության օրենքի վրա:

0-րդ կարգի արձագանքներ.Այս ռեակցիաների արագությունը կախված չէ համակենտրոնացումից.

,

որտեղ [A]-ը սկզբնական նյութի կոնցենտրացիան է: Զրոյական կարգը տեղի է ունենում տարասեռ և ֆոտոքիմիական ռեակցիաներում:

1-ին կարգի ռեակցիաներ. A-B տիպի ռեակցիաներում արագությունը ուղիղ համեմատական ​​է համակենտրոնացմանը.

.

Կինետիկ հավասարումներ լուծելիս հաճախ օգտագործվում է հետևյալ նշումը՝ սկզբնական կոնցենտրացիան [A] 0 = ա, ընթացիկ կոնցենտրացիան [A] = ա - x(տ), որտեղ x(տ) արձագանքած նյութի կոնցենտրացիան A է: Այս նշումով 1-ին կարգի ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը և դրա լուծումը ունեն ձև.

Կինետիկ հավասարման լուծումը գրված է նաև մեկ այլ ձևով, որը հարմար է ռեակցիայի կարգը վերլուծելու համար.

.

Ժամանակը, որի ընթացքում A նյութի կեսը քայքայվում է, կոչվում է t 1/2 կիսամյակ: Այն սահմանվում է հավասարմամբ x(t 1/2) = ա/2 և հավասար

2-րդ կարգի ռեակցիաներ. A + B D + ... տիպի ռեակցիաներում արագությունը ուղիղ համեմատական ​​է կոնցենտրացիաների արտադրանքին.

.

Նյութերի սկզբնական կոնցենտրացիաները՝ [A] 0 = ա, [B] 0 = բ; ընթացիկ կոնցենտրացիաները՝ [A] = ա- x(տ), [B] = բ - x(տ).

Այս հավասարումը լուծելիս առանձնանում են երկու դեպք.

1) A և B նյութերի նույնական սկզբնական կոնցենտրացիաները. ա = բ. Կինետիկ հավասարումը ունի ձև.

.

Այս հավասարման լուծումը գրված է տարբեր ձևերով.

A և B նյութերի կիսատ կյանքը նույնն է և հավասար է.

2) A և B նյութերի սկզբնական կոնցենտրացիաները տարբեր են. ա բ. Կինետիկ հավասարումը ունի ձև.
.

Այս հավասարման լուծումը կարելի է գրել հետևյալ կերպ.

A և B նյութերի կիսամյակները տարբեր են. .

N-րդ կարգի ռեակցիաներ n A D + ... Կինետիկ հավասարումն ունի ձև.

.

Կինետիկ հավասարման լուծում.

. (2.1)

A նյութի կիսատ կյանքը հակադարձ համեմատական ​​է ( n-1) սկզբնական կոնցենտրացիայի աստիճան.

. (2.2)

Օրինակ 2-1.Ռադիոակտիվ 14 C իզոտոպի կես կյանքը 5730 տարի է։ Հնագիտական ​​պեղումների ժամանակ հայտնաբերվել է մի ծառ, որի 14 C պարունակությունը նորմալի 72%-ն էր։ Քանի՞ տարեկան է ծառը:
Լուծում.Ռադիոակտիվ քայքայումը 1-ին կարգի ռեակցիա է: Փոխարժեքի հաստատունը հետևյալն է.

Ծառի կյանքի ժամանակը կարելի է գտնել կինետիկ հավասարումը լուծելուց՝ հաշվի առնելով այն փաստը, որ [A] = 0,72: [A] 0:

Օրինակ 2-2.Հաստատվել է, որ 2-րդ կարգի ռեակցիան (մեկ ռեակտիվ) 75%-ով ավարտվում է 92 րոպեում ռեագենտի սկզբնական կոնցենտրացիայի դեպքում՝ 0,24 Մ: Որքա՞ն ժամանակ կպահանջվի, որպեսզի ռեագենտի կոնցենտրացիան նույն պայմաններում հասնի 0,16 Մ-ի:
Լուծում.Եկեք գրենք կինետիկ հավասարման լուծումը 2-րդ կարգի ռեակցիայի մեկ ռեագենտով երկու անգամ.

,

որտեղ, ըստ պայմանի, ա= 0,24 Մ, տ 1 = 92 րոպե, x 1 = 0,75: 0,24 = 0,18 Մ, x 2 = 0,24 - 0,16 = 0,08 M. Մեկ հավասարումը բաժանեք մյուսի վրա.

Օրինակ 2-3.Տարրական ռեակցիայի համար n A B A-ի կես կյանքը նշում ենք t 1/2-ով, իսկ A-ի քայքայման ժամանակը 75% -ով t 3/4-ով: Ապացուցեք, որ t 3/4 / t 1/2 հարաբերակցությունը կախված չէ սկզբնական կոնցենտրացիայից, այլ որոշվում է միայն ռեակցիայի հերթականությամբ n.Լուծում.Եկեք երկու անգամ գրենք ռեակցիայի կինետիկ հավասարման լուծումը n--րդ կարգը մեկ ռեագենտով.

և մի արտահայտությունը բաժանիր մյուսի: հաստատուններ կԵվ աերկու արտահայտություններն էլ կչեղարկվեն, և մենք կստանանք.

.

Այս արդյունքը կարելի է ընդհանրացնել՝ ապացուցելով, որ այն ժամանակների հարաբերակցությունը, որոնց փոխակերպման աստիճանը a և b է, կախված է միայն ռեակցիայի հերթականությունից.

.

ԱՌԱՋԱԴՐԱՆՔՆԵՐ

2-1. Օգտագործելով կինետիկ հավասարման լուծումը՝ ապացուցեք, որ 1-ին կարգի ռեակցիաների համար տ x, որի ընթացքում հասնում է սկզբնական նյութի փոխակերպման աստիճանը x, կախված չէ սկզբնական կոնցենտրացիայից։ (պատասխան)

2-2. Առաջին կարգի ռեակցիան ընթանում է 30%-ով 7 րոպեում։ Որքա՞ն ժամանակ կպահանջվի, որպեսզի ռեակցիան 99%-ով ավարտվի: (պատասխան)

2-3. 137 Cs ռադիոակտիվ իզոտոպի կիսամյակը, որը մթնոլորտ է մտել Չեռնոբիլի վթար, - 29,7 տ. Քանի՞ ժամ հետո այս իզոտոպի քանակը կլինի սկզբնականի 1%-ից պակաս: (պատասխան)

2-4. Միջուկային փորձարկումների ժամանակ մթնոլորտ ներթափանցող 90 Sr ռադիոակտիվ իզոտոպի կես կյանքը 28,1 տարի է։ Ենթադրենք, որ նորածին երեխայի օրգանիզմը կլանել է 1,00 մգ այս իզոտոպը։ Որքա՞ն ստրոնցիում կմնա մարմնում ա) 18 տարի, բ) 70 տարի հետո, եթե ենթադրենք, որ այն չի արտազատվում օրգանիզմից (պատասխան).

2-5. SO 2 Cl 2 = SO 2 + Cl 2 առաջին կարգի ռեակցիայի արագության հաստատունը 2.2 է: 10 -5 s -1 320 o C-ում: SO 2 Cl 2-ի քանի՞ տոկոսը կքայքայվի, երբ 2 ժամ պահվի այս ջերմաստիճանում (պատասխան):

2-6. 1-ին կարգի ռեակցիայի արագության հաստատուն

2N 2 O 5 (գ) 4NO 2 (գ) + O 2 (գ)

25 o C-ում հավասար է 3,38: 10 -5 ս -1 . Որքա՞ն է N 2 O 5-ի կես կյանքը: Որքա՞ն կլինի ճնշումը համակարգում ա) 10 վրկ, բ) 10 րոպե հետո, եթե սկզբնական ճնշումը եղել է 500 մմ ս.ս.։ Արվեստ. (պատասխան)

2-7. Առաջին կարգի ռեակցիան իրականացվում է սկզբնական նյութի տարբեր քանակությամբ: Արդյո՞ք կինետիկ կորերի սկզբնական հատվածների շոշափումները կհատվեն x առանցքի մի կետում: Բացատրեք ձեր պատասխանը (պատասխան):

2-8. Առաջին կարգի ռեակցիան A 2B տեղի է ունենում գազային փուլում: Սկզբնական ճնշումն է էջ 0 (B բացակայում է): Գտեք ընդհանուր ճնշման կախվածությունը ժամանակից: Քանի՞ ժամից հետո ճնշումը կաճի 1,5 անգամ՝ սկզբի համեմատ։ Ո՞րն է ռեակցիայի առաջընթացն այս պահին: (պատասխան)

2-9. Երկրորդ կարգի ռեակցիան 2A B տեղի է ունենում գազային փուլում: Սկզբնական ճնշումն է էջ 0 (B բացակայում է): Գտեք ընդհանուր ճնշման կախվածությունը ժամանակից: Քանի՞ ժամից հետո ճնշումը կնվազի 1,5 անգամ բնօրինակի համեմատ: Ո՞րն է ռեակցիայի առաջընթացն այս պահին: (պատասխան)

2-10. A նյութը խառնվել է B և C նյութերի հետ հավասար 1 մոլ/լ կոնցենտրացիաներով: 1000 վրկ հետո Ա նյութի 50%-ը կմնա 2000 վրկ հետո, եթե ռեակցիան ունի՝ ա) զրո, բ) առաջին, գ) երկրորդ, գ) երրորդ ընդհանուր կարգ։

2-11. Առաջին, երկրորդ կամ երրորդ կարգի ռեակցիաներից ո՞րն է ավելի արագ ավարտվելու, եթե նյութերի սկզբնական կոնցենտրացիաները 1 մոլ/լ են, իսկ արագության բոլոր հաստատունները, որոնք արտահայտված են մոլ/լ-ով և s-ով, հավասար են 1-ի: (պատասխան)

2-12. Արձագանք

CH 3 CH 2 NO 2 + OH - H 2 O + CH 3 CHNO 2 -

ունի երկրորդ կարգի և արագության հաստատուն կ= 39,1 լ/(մոլ. րոպե) 0 o C-ում: Պատրաստվել է լուծույթ, որը պարունակում է 0,004 M նիտրոէթան և 0,005 M NaOH: Որքա՞ն ժամանակ կպահանջվի նիտրոէթանի 90%-ի արձագանքման համար:

2-13. H + և FG - (ֆենիլգլիօքսինատ) իոնների վերահամակցման արագության հաստատունը UFG մոլեկուլում 298 K-ում հավասար է. կ= 10 11,59 լ/(մոլ. ս): Հաշվե՛ք ռեակցիայի ավարտին անհրաժեշտ ժամանակը 99,999%, եթե երկու իոնների սկզբնական կոնցենտրացիաները 0,001 մոլ/լ են։ (պատասխան)

2-14. 1-բութանոլի հիպոքլորաթթվի օքսիդացման արագությունը կախված չէ ալկոհոլի կոնցենտրացիայից և համաչափ է 2-ի: Որքա՞ն ժամանակ կպահանջվի, որպեսզի 298 Կ ջերմաստիճանում օքսիդացման ռեակցիան ավարտի 90%, եթե նախնական լուծույթը պարունակում է 0,1 մոլ/լ HClO և 1 մոլ/լ սպիրտ: Ռեակցիայի արագության հաստատունն է կ= 24 լ / (մոլ րոպե): (պատասխան)

2-15։ Որոշակի ջերմաստիճանում 0,01 M էթիլացետատի լուծույթը սապոնացվում է 0,002 M NaOH լուծույթով 10%-ով 23 րոպեում: Քանի՞ րոպե հետո այն նույն աստիճանով կսապոնացվի 0,005 M KOH լուծույթով. Հաշվի առեք, որ այս ռեակցիան երկրորդ կարգի է, և ալկալիները լիովին տարանջատված են (պատասխան):

2-16։ Երկրորդ կարգի A + B P ռեակցիան իրականացվում է [A] 0 = 0,050 մոլ/լ և [B] 0 = 0,080 մոլ/լ նախնական կոնցենտրացիաներով լուծույթում։ 1 ժամ հետո Ա նյութի կոնցենտրացիան նվազել է մինչև 0,020 մոլ/լ։ Հաշվարկեք երկու նյութերի արագության հաստատունը և կիսամյակը:

Քիմիական ռեակցիայի տարրական ակտը տեղի է ունենում արձագանքող մասնիկների բախման պահին։ Ռեակտիվների կոնցենտրացիայի ավելացումը համապատասխանում է ծավալում մասնիկների քանակի ավելացմանը, ինչը հանգեցնում է ավելի հաճախակի բախումների և, հետևաբար, ռեակցիայի արագության բարձրացման։ Ռեակցիայի արագության քանակական կախվածությունը կոնցենտրացիայից արտահայտվում է քիմիական կինետիկայի հիմնական պոստուլատով, որը կոչվում է. զանգվածային գործողության օրենքը.

Պարզ միատարր ռեակցիայի արագությունը հաստատուն ջերմաստիճանում համամասնական է ռեակտիվների կոնցենտրացիաների արտադրյալին, որոնք թվայինորեն հավասար են նրանց ստոյխիոմետրիկ գործակիցներին:

Որտեղ ԱԵվ բ-ռեագենտների ստոյխիոմետրիկ գործակիցներ; c(A) և c(B) ռեակտիվների մոլային կոնցենտրացիաներն են. կ- ռեակցիայի արագության հաստատուն.

Այս ռեակցիայի արագության արտահայտությունը կինետիկ հավասարում է միայն պարզ ռեակցիայի համար:

Ռեակցիայի արագության հաստատունը ռեակցիայի անհատական ​​բնութագիրն է։ Ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը կախված է ռեակտիվների բնույթից, համակարգի ջերմաստիճանից և դրանում կատալիզատորի առկայությունից։ Իմաստը կքանի որ տվյալ ռեակցիայի պայմանները կախված չեն ռեակտիվների կոնցենտրացիայից, և հետևաբար արագության հաստատունը մնում է անփոփոխ ռեակցիայի ընթացքում և հանդիսանում է նրա հիմնարար կինետիկ պարամետրը։

Ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքը թվայինորեն հավասար է ռեակցիայի արագությանը 1 մոլ/լ հավասար ռեագենտների կոնցենտրացիաներում:

Ռեակցիայի արագության հաստատունը կարող է որոշվել միայն փորձարարական եղանակով՝ ուսումնասիրելով այս ռեակցիայի կինետիկան և ստացված տվյալների հիման վրա կազմելով դրա կինետիկ հավասարումը։

Յուրաքանչյուր ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը որոշվում է փորձարարական եղանակով, քանի որ այն հնարավոր չէ կանխատեսել ռեակցիայի քիմիական հավասարման ձևից։ Հետևաբար, նախ, հաստատուն ջերմաստիճանում, ռեակցիայի արագության կախվածությունը յուրաքանչյուր ռեագենտի կոնցենտրացիայից առանձին-առանձին հաստատվում է փորձարարորեն, մինչդեռ մնացած բոլոր ռեակտիվների կոնցենտրացիաները պետք է մնան հաստատուն, ինչը սովորաբար ապահովվում է ռեակցիայի միջավայրում դրանց մեծ ավելցուկով: Հետաքրքրող ռեագենտի կոնցենտրացիան ցանկացած պահի որոշելու համար օգտագործեք հետևյալ մեթոդները՝ տիտրում (Բաժին 8.3.2), պոտենցիոմետրիա (Բաժին 25.6), հաղորդունակություն (Բաժին 24.5), քրոմատագրություն (Բաժին 26.7) կամ այլ մեթոդներ՝ ընտրելով դրանցից այդպիսին. որ այս մեթոդով չափվող բնութագրի արժեքը հստակորեն կախված է այս ռեագենտի կոնցենտրացիայից: Ստացված փորձարարական տվյալների հիման վրա ուսումնասիրվող ռեակցիայի համար կազմվում է կինետիկ հավասարում.

Որտեղ n Աև n բ- համապատասխանաբար A և B ռեակտիվների ռեակցիայի կարգը:

Ռեակցիայի կարգն ըստ ռեագենտիհավասար է այն ցուցիչին, որին պետք է բարձրացվի տվյալ ռեագենտի կոնցենտրացիան բարդ ռեակցիայի կինետիկ հավասարման մեջ, որպեսզի այս հավասարումից հաշվարկված արագությունը հավասար լինի փորձարարորեն հայտնաբերված արագությանը:

Այսպիսով, ռեակցիայի կարգը ռեակտիվ նյութի նկատմամբ կինետիկ պարամետր է տվյալ ռեակցիայի համար՝ արագության հաստատունի հետ միասին:

Ռեագենտի նկատմամբ ռեակցիայի կարգը կախված չէ ռեակցիայի հավասարման ստոյխիոմետրիկ գործակիցներից, այլ որոշվում է դրա մեխանիզմով։ Եթե ​​ռեակցիայի կարգի արժեքները յուրաքանչյուր ռեակտիվի համար համընկնում են ռեակցիայի քիմիական հավասարման ստոյխիոմետրիկ գործակիցների հետ, դա սովորաբար նշանակում է, որ ուսումնասիրվող ռեակցիան պարզ է:

Ռեակտիվում ռեակցիայի կարգի և ռեակցիայի հավասարման մեջ դրա ստոյխիոմետրիկ գործակցի անհամապատասխանությունը ցույց է տալիս այս ռեակցիայի բարդությունն ու բազմաստիճան բնույթը։ Նման ռեակցիայի մեխանիզմի մասին պատկերացում կարելի է կազմել, եթե ենթադրենք, որ դրա արագությունը հիմնականում որոշվում է ամենադանդաղ, այսինքն՝ սահմանափակող փուլի արագությամբ։ Այս դեպքում փորձարարական տվյալներից ստացված կինետիկ հավասարումը հիմնականում արտացոլում է սահմանափակող փուլի ընթացքը, այլ ոչ թե ողջ գործընթացը։

Դիտարկենք ազոտի օքսիդի ջերմային տարրալուծման ռեակցիան (V).

Այնուամենայնիվ, փորձարարական տվյալները ցույց են տալիս, որ այս ռեակցիայի արագությունը համաչափ է ոչ թե ազոտի օքսիդի (V) կոնցենտրացիայի երկրորդին, այլ առաջին ուժին, և իրականում դրա կինետիկ հավասարումն ունի ձև.

Սա մեզ թույլ է տալիս ենթադրել հետևյալ ռեակցիայի մեխանիզմը, որը ներառում է երկու փուլ, որոնք կտրուկ տարբերվում են իրենց առաջացման արագությամբ.

Միայն այն դեպքում, եթե առաջին փուլի արագությունն անհամեմատ ցածր լինի երկրորդից, ապա լիովին համաձայնություն կլինի փորձարարական ստացված կինետիկ տվյալների հետ, որոնք արտացոլված են կինետիկ հավասարման մեջ, որտեղ ռեակցիայի կարգը N2O5-ում հավասար է 1-ի։

Բրինձ. 5.2. Ռեակցիայի հերթականության որոշում n Աըստ բաղադրիչ Ա

Փորձնականորեն որոշել ռեակցիայի արագության հաստատունի արժեքները (k)և ռեակցիայի կարգը ռեագենտ Ա (n A)անհրաժեշտ է ուսումնասիրել այս ռեակցիայի արագության կախվածությունը ռեակտիվ A-ի կոնցենտրացիայից, պայմանով, որ ռեակցիայի խառնուրդում այլ ռեակտիվների կոնցենտրացիաները այնքան մեծ են, որ դրանք գործնականում չեն փոխվում այս փորձի ընթացքում: Այնուհետև ուսումնասիրվող ռեակցիայի կինետիկ հավասարումը կունենա ձև.

Այս արտահայտության լոգարիթմը վերցնելուց հետո մենք ստանում ենք հավասարումը

որը գրաֆիկորեն արտահայտվելիս ունի ուղիղ գծի ձև, որի թեքության անկյան շոշափողը լոգ c(A) առանցքի վրա հավասար է ռեակցիայի կարգին. p Ա(նկ. 5.2): Այս ուղիղ գծով կտրված հատվածը lg y առանցքի վրա, երբ lg c(A) = 0, տալիս է lg արժեքը կ.Հետևաբար, փորձարարական տվյալների նման մշակմամբ հնարավոր է որոշել ռեակցիայի ամենակարևոր կինետիկ պարամետրերի արժեքները՝ ռեակցիայի կարգը ռեագենտի նկատմամբ և այս ռեակցիայի արագության հաստատունը:

Ռեակտիվների կոնցենտրացիայի փոփոխության կինետիկ կորերը երկու հաջորդական ռեակցիաների համար, երբ ռեակցիայի արագությունը հաստատուն է k1Եվ k2իրարից շատ չեն տարբերվում, ունեն բարդ տեսք(նկ. 5.3): Կինետիկ կոր Ահամապատասխանում է սկզբնական նյութի կոնցենտրացիայի միապաղաղ նվազմանը։

Միջանկյալ նյութի B կոնցենտրացիան անցնում է առավելագույնի միջով, քանի որ այն սկզբում կուտակվում է, իսկ հետո անհետանում։ Այս առավելագույն Cl;(B) բարձրությունը և դրան հասնելու ժամանակը (tl,) կարող են շատ տարբեր լինել՝ կախված հաստատունների արժեքների հարաբերակցությունից։ k1Եվ k2.Կոր Դբնութագրում է ռեակցիայի արտադրանքի կուտակումը Դ.

Բրինձ. 5.3. A, B և D բաղադրիչների կոնցենտրացիաների փոփոխությունների կինետիկ կորերը նշված փոխակերպման համար

Նման բարդ ռեակցիաների կինետիկայի ճշգրիտ վերլուծությունը պահանջում է դիֆերենցիալ հավասարումների համակարգի լուծում:

Համակարգեր. Բայց այս արժեքը չի արտացոլում ռեակցիայի առաջացման իրական հնարավորությունը, դրա արագությունև մեխանիզմ։

Քիմիական ռեակցիան ամբողջությամբ հասկանալու համար դուք պետք է գիտեք, թե դրա իրականացման ընթացքում ինչ ժամանակային օրինաչափություններ կան, այսինքն. քիմիական ռեակցիայի արագությունըև դրա մանրամասն մեխանիզմը: Ուսումնասիրեք ռեակցիայի արագությունը և մեխանիզմը քիմիական կինետիկա- գիտությունը քիմիական գործընթաց.

Քիմիական կինետիկայի տեսանկյունից ռեակցիաները կարելի է դասակարգել պարզ և բարդ.

Պարզ ռեակցիաներ- գործընթացներ, որոնք տեղի են ունենում առանց միջանկյալ միացությունների առաջացման: Ըստ դրան մասնակցող մասնիկների քանակի՝ դրանք բաժանվում են միամոլեկուլային, երկմոլեկուլային, եռամոլեկուլային։Ավելի քան 3 մասնիկների բախումը քիչ հավանական է, ուստի եռամոլեկուլային ռեակցիաները բավականին հազվադեպ են, իսկ չորս մոլեկուլային ռեակցիաները անհայտ են: Բարդ ռեակցիաներ - մի քանի տարրական ռեակցիաներից բաղկացած գործընթացներ.

Ցանկացած գործընթաց ընթանում է իր բնորոշ արագությամբ, որը կարող է որոշվել որոշակի ժամանակահատվածում տեղի ունեցող փոփոխություններով: Միջին քիմիական ռեակցիայի արագությունըարտահայտվում է նյութի քանակի փոփոխությամբ nնյութ, որը սպառվում կամ ստացվում է մեկ միավորի ծավալով V մեկ միավոր ժամանակում t.

υ = ± dn/ dt· Վ

Եթե ​​նյութը սպառվում է, ապա դնում ենք «-» նշանը, եթե այն կուտակվում է, դնում ենք «+» նշանը։

Մշտական ​​ծավալով.

υ = ± dC/ dt,

Ռեակցիայի արագության միավոր մոլ/լ վ

Ընդհանուր առմամբ, υ-ն հաստատուն արժեք է և կախված չէ նրանից, թե ռեակցիայի մեջ որ նյութն ենք մենք վերահսկում:

Ռեագենտի կամ արտադրանքի կոնցենտրացիայի կախվածությունը ռեակցիայի ժամանակից ներկայացված է ձևով կինետիկ կոր, որը նման է.

Փորձնական տվյալներից υ-ն ավելի հարմար է հաշվարկել, եթե վերը նշված արտահայտությունները վերածվեն հետևյալ արտահայտության.

Զանգվածային գործողության օրենքը. Ռեակցիայի կարգի և արագության հաստատուն

Ձևակերպումներից մեկը զանգվածային գործողության օրենքըհնչում է այսպես. Տարրական միատարր քիմիական ռեակցիայի արագությունը ուղիղ համեմատական ​​է ռեակտիվների կոնցենտրացիաների արտադրանքին:

Եթե ​​ուսումնասիրվող գործընթացը ներկայացված է ձևով.

a A + b B = արտադրանք

ապա կարող է արտահայտվել քիմիական ռեակցիայի արագությունը կինետիկ հավասարում:

υ = k [A] a [B] bկամ

υ = k·C a A ·C b B

Այստեղ [ Ա] Եվ [Բ] (Գ Ա ԵվԳ Բ) - ռեագենտների կոնցենտրացիաներ,

ա ևբ- պարզ ռեակցիայի ստոյխիոմետրիկ գործակիցները,

կ- ռեակցիայի արագության հաստատուն.

Քանակի քիմիական նշանակությունը կ- Սա ռեակցիայի արագությունըմեկ կոնցենտրացիաներում: Այսինքն, եթե A և B նյութերի կոնցենտրացիաները հավասար են 1-ի, ապա υ = կ.

Պետք է հաշվի առնել, որ բարդ քիմիական գործընթացներում գործակիցները ա ևբչեն համընկնում ստոյխիոմետրիկների հետ։

Զանգվածային գործողության օրենքը բավարարվում է, եթե պահպանվում են մի շարք պայմաններ.

• Ռեակցիան ակտիվանում է ջերմային եղանակով, այսինքն. ջերմային շարժման էներգիա.
• Ռեակտիվների կոնցենտրացիան բաշխվում է հավասարաչափ։
• Ընթացքի ընթացքում շրջակա միջավայրի հատկություններն ու պայմանները չեն փոխվում։
• Շրջակա միջավայրի հատկությունները չպետք է ազդեն կ.

Դեպի բարդ գործընթացներ զանգվածային գործողության օրենքը չի կարող կիրառվել: Սա կարելի է բացատրել նրանով, որ բարդ պրոցեսը բաղկացած է մի քանի տարրական փուլերից, և դրա արագությունը որոշվելու է ոչ թե բոլոր փուլերի ընդհանուր արագությամբ, այլ միայն մեկ ամենադանդաղ փուլով, որը կոչվում է. սահմանափակող.

Յուրաքանչյուր ռեակցիա ունի իր սեփականը պատվեր. Սահմանել մասնավոր (մասնակի) պատվերռեագենտով և ընդհանուր (լրիվ) պատվեր. Օրինակ՝ պրոցեսի համար քիմիական ռեակցիայի արագությունն արտահայտելիս

a A + b B = արտադրանք

υ = կ·[ Ա] ա·[ Բ] բ

ա- պատվիրել ըստ ռեագենտի Ա

բ — պատվիրել ըստ ռեագենտի IN

Ընդհանուր ընթացակարգ ա + բ = n

Համար պարզ գործընթացներռեակցիայի կարգը ցույց է տալիս արձագանքող տեսակների թիվը (համընկնում է ստոյխիոմետրիկ գործակիցների հետ) և ընդունում է ամբողջ թվեր։ Համար բարդ գործընթացներռեակցիայի կարգը չի համընկնում ստոիխիոմետրիկ գործակիցների հետ և կարող է լինել ցանկացած։

Որոշենք υ քիմիական ռեակցիայի արագության վրա ազդող գործոնները.

1. Ռեակցիայի արագության կախվածությունը ռեակտիվների կոնցենտրացիայից

   որոշվում է զանգվածային գործողության օրենքով. υ = կ[ Ա] ա·[ Բ] բ

Ակնհայտ է, որ ռեակտիվների կոնցենտրացիաների ավելացման դեպքում υ-ն ավելանում է, քանի որ ավելանում է քիմիական գործընթացին մասնակցող նյութերի բախումների թիվը։ Ավելին, կարևոր է հաշվի առնել ռեակցիայի հաջորդականությունը. եթե դա n=1որոշ ռեագենտի համար, ապա դրա արագությունն ուղիղ համեմատական ​​է այս նյութի խտությանը: Եթե ​​որևէ ռեագենտի համար n=2, ապա դրա կոնցենտրացիայի կրկնապատկումը կհանգեցնի ռեակցիայի արագության 2 2 = 4 անգամ ավելացման, իսկ կոնցենտրացիայի 3 անգամ մեծացումը կարագացնի ռեակցիան 3 2 = 9 անգամ։

Հարց թիվ 3

Ո՞ր գործոններից է կախված քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատունը:

Ռեակցիայի արագությունը հաստատուն (հատուկ ռեակցիայի արագություն) համաչափության գործակիցն է կինետիկ հավասարման մեջ։

Ռեակցիայի արագության հաստատունի ֆիզիկական նշանակությունը կզանգվածային գործողության օրենքի հավասարումից հետևում է. կԹվային առումով հավասար է ռեակցիայի արագությանը յուրաքանչյուր արձագանքող նյութի կոնցենտրացիայի դեպքում, որը հավասար է 1 մոլ/լ:

Ռեակցիայի արագության հաստատունը կախված է ջերմաստիճանից, ռեակտիվների բնույթից, համակարգում կատալիզատորի առկայությունից, բայց կախված չէ դրանց կոնցենտրացիայից։

1. Ջերմաստիճանը. Ջերմաստիճանի յուրաքանչյուր 10°C բարձրացման դեպքում ռեակցիայի արագությունը մեծանում է 2-4 անգամ (վանտ Հոֆի կանոն)։ Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է t1-ից t2, ռեակցիայի արագության փոփոխությունը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով բանաձևը. g-ն այս ռեակցիայի ջերմաստիճանի գործակիցն է): Վանտ Հոֆի կանոնը կիրառելի է միայն նեղ ջերմաստիճանի միջակայքում: Ավելի ճշգրիտ է Արենիուսի հավասարումը. k = A e –Ea/RT, որտեղ A-ն հաստատուն է՝ կախված ռեակտիվների բնույթից. R-ը գազի համընդհանուր հաստատունն է. Ea-ն ակտիվացման էներգիան է, այսինքն՝ էներգիան, որը պետք է ունենան բախվող մոլեկուլները, որպեսզի բախումը հանգեցնի քիմիական փոխակերպման: Քիմիական ռեակցիայի էներգետիկ դիագրամ. Էկզոթերմիկ ռեակցիա Էնդոթերմիկ ռեակցիա A - ռեակտիվներ, B - ակտիվացված համալիր (անցումային վիճակ), C - արտադրանք: Որքան բարձր է ակտիվացման էներգիան Ea-ն, այնքան ռեակցիայի արագությունը մեծանում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ: 2. Ռեակցող նյութերի շփման մակերեսը. Տարասեռ համակարգերի դեպքում (երբ նյութերը գտնվում են ագրեգացման տարբեր վիճակներում), որքան մեծ է շփման մակերեսը, այնքան ավելի արագ է ընթանում ռեակցիան։ Պինդ մարմինների մակերեսը կարելի է մեծացնել մանրացնելով, իսկ լուծվող նյութերի համար՝ լուծելով դրանք։ 3. Կատալիզ. Այն նյութերը, որոնք մասնակցում են ռեակցիաներին և մեծացնում դրա արագությունը՝ ռեակցիայի վերջում մնալով անփոփոխ, կոչվում են կատալիզատորներ։ Կատալիզատորների գործողության մեխանիզմը կապված է ռեակցիայի ակտիվացման էներգիայի նվազման հետ՝ միջանկյալ միացությունների առաջացման պատճառով։ Միատարր կատալիզի ժամանակ ռեակտիվները և կատալիզատորը կազմում են մեկ փուլ (գտնվում են ագրեգացման նույն վիճակում), մինչդեռ տարասեռ կատալիզի դեպքում դրանք տարբեր փուլեր են (գտնվում են ագրեգացման տարբեր վիճակներում): Որոշ դեպքերում անցանկալի քիմիական պրոցեսների առաջացումը կարող է կտրուկ դանդաղեցնել՝ ռեակցիայի միջավայրին ինհիբիտորներ ավելացնելով («բացասական կատալիզի» երևույթը)։

Հարց թիվ 4

Ձևակերպե՛ք և գրե՛ք ռեակցիայի զանգվածային գործողության օրենքը.

2 NO+O2=2NO2

ԶԱՆԳՎԱԾԱՅԻՆ ԳՈՐԾՈՂՈՒԹՅԱՆ ՕՐԵՆՔ. Քիմիական ռեակցիայի արագությունը համաչափ է արձագանքող նյութերի կոնցենտրացիաների արտադրյալին: 2NO + O2 2NO2 ռեակցիայի համար զանգվածի գործողության օրենքը կգրվի հետևյալ կերպ՝ v=kС2(NO)·С (O2), որտեղ k-ն արագության հաստատուն է՝ կախված ռեակտիվների բնույթից և ջերմաստիճանից։ Պինդ նյութերի հետ կապված ռեակցիաների արագությունը որոշվում է միայն գազերի կամ լուծված նյութերի կոնցենտրացիայով՝ C + O2 = CO2, v = kCO2:

Քիմիական ռեակցիայի արագությունը փորձնականորեն որոշելու համար անհրաժեշտ է ժամանակի ընթացքում նախնական կամ վերջնական նյութերի կոնցենտրացիայի փոփոխության վերաբերյալ տվյալներ ունենալ։ Այն մեթոդները, որոնցով դա կարելի է անել, բաժանված են քիմիականԵվ ֆիզիկաքիմիական.

Քիմիական մեթոդները հիմնված են ռեակցիայի անոթում նյութի քանակի կամ դրա կոնցենտրացիայի ուղղակի որոշման վրա։

Ամենից հաճախ այդ նպատակների համար օգտագործվում են քանակական վերլուծության այնպիսի տեսակներ, ինչպիսիք են տիտրաչափությունը և ծանրաչափությունը: Եթե ​​ռեակցիան դանդաղ է ընթանում, ապա ռեակտիվների սպառումը վերահսկելու համար ռեակցիայի միջավայրից որոշակի պարբերականությամբ նմուշներ են վերցվում: Այնուհետեւ որոշվում է ցանկալի նյութի պարունակությունը։ Օրինակ, տիտրումը ալկալիով որոշում է թթվի քանակությունը համակարգում, երբ ռեակցիան ընթանում է

R 1 – COOH + R 2 – OH → R 1 – COO – R 2 + H 2 O

Եթե ​​ռեակցիան ընթանում է մեծ արագությամբ, ապա նմուշ վերցնելու համար այն դադարեցվում է հանկարծակի սառեցման, կատալիզատորի արագ հեռացման, նոսրացման կամ ռեակտիվներից մեկի ոչ ռեակտիվ վիճակի տեղափոխման միջոցով:

Անալիզի քիմիական մեթոդները բնութագրվում են պարզությամբ, մատչելիությամբ և լավ ճշգրտությամբ:

Ժամանակակից փորձարարական կինետիկայի մեջ նրանք առավել հաճախ օգտագործում են վերլուծության ֆիզիկաքիմիական մեթոդներ . Նրանք թույլ են տալիս վերահսկել նյութի կոնցենտրացիայի փոփոխությունները անմիջապես ռեակցիայի ընթացքում՝ առանց այն դադարեցնելու կամ նմուշ վերցնելու: Այս մեթոդները հիմնված են համակարգի ցանկացած ֆիզիկական հատկության չափման վրա, որը փոփոխվում է ժամանակի ընթացքում և կախված է դրանում որոշակի միացության քանակական պարունակությունից. օրինակ՝ ճնշում (եթե ռեակցիայի մեջ ներգրավված են գազեր), էլեկտրական հաղորդունակությունը, բեկման ինդեքսը, ռեագենտի կամ ռեակցիայի արտադրանքի կլանման սպեկտրը ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի կամ ինֆրակարմիր շրջաններում։ Լայնորեն կիրառվում են էլեկտրոնային պարամագնիսական ռեզոնանսի (EPR) և միջուկային մագնիսական ռեզոնանսի (NMR) սպեկտրները։

Սպեկտրային մեթոդների կիրառումը հիմնված է այն փաստի վրա, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման կլանումը համամասնական է նյութի քանակին կամ համակարգում դրա կոնցենտրացիային:

Սովորաբար ռեակցիաները փորձնականորեն ուսումնասիրվում են փակ համակարգում (այսինքն՝ հաստատուն ծավալով) և արդյունքները ներկայացվում են գրաֆիկական՝ այսպես կոչված. կինետիկ կոր, արտահայտելով ռեագենտի կամ ռեակցիայի արտադրանքի կոնցենտրացիայի կախվածությունը ժամանակից։ Վերլուծական հայացքայս կախվածությունը կոչվում է կինետիկ կորի հավասարումը. Ի տարբերություն հիմնական կինետիկ հավասարման, արձագանքող նյութերի սպառման կորերի (կամ ռեակցիայի արտադրանքի կուտակման) հավասարումները որպես պարամետրեր պարունակում են բաղադրիչների սկզբնական կոնցենտրացիաները (C 0) t = 0 պահին:

Այս հավասարումներից ստացվում են բանաձևեր՝ հաշվարկելու ռեակցիայի արագության հաստատունը և կես կյանքի ժամանակը(t½) – ժամանակահատված, որի ընթացքում ընդունված մեկնարկային նյութի կեսը սպառվում է, այսինքն. դրա կոնցենտրացիան կնվազի 2 անգամ և կհավասարվի C-ին Օ /2.

Զրոյական կարգի ռեակցիաներում սկզբնական նյութի կոնցենտրացիան ժամանակի հետ գծային նվազում է (նկ. 37):

Բրինձ. 37. Ելակետային նյութի կոնցենտրացիայի փոփոխությունը ժամանակի ընթացքում զրոյական կարգի ռեակցիայի ժամանակ

Մաթեմատիկորեն տրված գծային կախվածությունկգրվի հետևյալ կերպ

Որտեղկ- արագության հաստատուն, C 0 – ռեագենտի սկզբնական մոլային կոնցենտրացիան, C – կոնցենտրացիան ժամանակինտ.

Դրանից մենք կարող ենք ստանալ զրոյական կարգի քիմիական ռեակցիայի արագության հաստատունը հաշվարկելու բանաձևը:

k = (C 0 – C):

Զրոյական կարգի արագության հաստատունը չափվում է մոլ/լ ∙ վ-ով (մոլ լ -1 · Հետ -1 ).

Զրոյական կարգի ռեակցիայի կես փոխակերպման ժամանակը համաչափ է սկզբնական նյութի կոնցենտրացիայի հետ

Առաջին կարգի ռեակցիաների համար C, t կոորդինատներում կինետիկ կորը էքսպոնենցիալ բնույթ ունի և այսպիսի տեսք ունի (Նկար 38) Մաթեմատիկորեն այս կորը նկարագրվում է հետևյալ հավասարմամբ.

C = C 0 e - kt

Բրինձ. 38. Ժամանակի ընթացքում սկզբնական նյութի կոնցենտրացիայի փոփոխություն առաջին կարգի ռեակցիայի ժամանակ

Գործնականում առաջին կարգի ռեակցիաների համար կինետիկ կորը ամենից հաճախ գծագրվում է ℓnC,t կոորդինատներով։ Այս դեպքում նկատվում է ℓnС-ի գծային կախվածություն ժամանակից (նկ. 39):

ℓnС = ℓnС 0 –kt

Բրինձ. 39. Ռեագենտի կոնցենտրացիայի լոգարիթմի կախվածությունը առաջին կարգի ռեակցիայի առաջացման ժամանակից.

Համապատասխանաբար, արագության հաստատունի արժեքը և կիսափոխանակման ժամանակը կարող են հաշվարկվել հետևյալ բանաձևերի միջոցով

k = ℓn կամ k= 2,303ℓg

(տասնորդական լոգարիթմից բնականին անցնելիս):

Առաջին կարգի ռեակցիայի արագության հաստատունը ունի չափ տ –1 , այսինքն. 1/վ և կախված չէ համակենտրոնացման միավորներից: Այն ցույց է տալիս մոլեկուլների մասնաբաժինը, որոնք արձագանքում են մեկ միավոր ժամանակում, սկսած ընդհանուր թիվըռեագենտի մոլեկուլները համակարգում: Այսպիսով, առաջին կարգի ռեակցիաներում սկզբնական նյութի վերցված քանակի հավասար ֆրակցիաները սպառվում են հավասար ժամանակահատվածներում։

Առաջին կարգի ռեակցիաների երկրորդ տարբերակիչ առանձնահատկությունն այն է, որ նրանց համար t ½-ը կախված չէ ռեագենտի սկզբնական կոնցենտրացիայից, այլ որոշվում է միայն արագության հաստատունով:

Երկրորդ կարգի ռեակցիաների համար կոնցենտրացիայի կախվածության հավասարման ձևը կդիտարկենք միայն ամենապարզ դեպքի համար, երբ տարրական գործողության մեջ մասնակցում են 2 նույնական մոլեկուլ կամ տարբեր նյութերի մոլեկուլներ, բայց դրանց սկզբնական կոնցենտրացիաները (C 0) հավասար. Այս դեպքում 1/C,t կոորդինատներում նկատվում է գծային կախվածություն (նկ. 40): Այս հարաբերությունների մաթեմատիկական հավասարումը կգրվի հետևյալ կերպ.

Բրինձ. 40. Ռեագենտի հակադարձ կոնցենտրացիայի կախվածությունը ժամանակից երկրորդ կարգի ռեակցիայի համար

Մշտական արագությունը հաշվարկվում է բանաձևով

և չափվում է ձիաուժով -1 ∙մոլ -1 , այսինքն. դրա թվային արժեքը կախված է այն միավորներից, որոնցում չափվում է նյութի կոնցենտրացիան։

Երկրորդ կարգի ռեակցիաների կես կյանքը հակադարձ համեմատական ​​է ռեագենտի սկզբնական կոնցենտրացիայի հետ

Դա պայմանավորված է նրանով, որ երկրորդ կարգի ռեակցիաների արագությունը մեծապես կախված է միավոր ժամանակում արձագանքող նյութերի մոլեկուլների միջև բախումների քանակից, որն, իր հերթին, համաչափ է մեկ միավորի ծավալի մոլեկուլների քանակին, այսինքն. նյութի կոնցենտրացիան. Այսպիսով, որքան մեծ է նյութի կոնցենտրացիան համակարգում, այնքան ավելի հաճախ մոլեկուլները բախվում են միմյանց և այնքան քիչ ժամանակ կունենա դրանց կեսը արձագանքելու համար:

Երրորդ կարգի ռեակցիաները, ինչպես արդեն նշվեց, չափազանց հազվադեպ են և գործնական հետաքրքրություն չեն ներկայացնում: Հետեւաբար, այս առումով մենք դրանք չենք դիտարկի: