Классический вопрос: как закон действия масс объясняет изменение скорости обратимой реакции при изменении начальных концентраций

20 Ноя в 08:33
4 +1
0
Ответы
1
Для элементарной обратимой реакции aA+bB⇌cC+dDaA+bB \rightleftharpoons cC+dDaA+bBcC+dD закон действующих масс даёт скорости прямой и обратной реакции:
rf=kf[A]a[B]b,rr=kr[C]c[D]d. r_f = k_f [A]^a [B]^b,\qquad r_r = k_r [C]^c [D]^d.
rf =kf [A]a[B]b,rr =kr [C]c[D]d.
Сетьовая (чистая) скорость перехода в сторону продуктов равна разности:
r=rf−rr=kf[A]a[B]b−kr[C]c[D]d, r = r_f - r_r = k_f [A]^a [B]^b - k_r [C]^c [D]^d,
r=rf rr =kf [A]a[B]bkr [C]c[D]d,
и изменение концентрации, например AAA, описывается уравнением вида
d[A]dt=−a r=−a(kf[A]a[B]b−kr[C]c[D]d). \frac{d[A]}{dt} = -a\,r = -a\big(k_f [A]^a [B]^b - k_r [C]^c [D]^d\big).
dtd[A] =ar=a(kf [A]a[B]bkr [C]c[D]d).

При изменении начальных концентраций меняются величины rfr_frf и rrr_rrr , но не константы скорости kfk_fkf и krk_rkr (они зависят от температуры). Если, например, увеличить [A][A][A], то rfr_frf возрастёт пропорционально [A]a[A]^a[A]a, rrr_rrr поначалу не изменится — появится положительная чистая скорость rrr в прямом направлении, реакция пойдёт к продуктам до тех пор, пока не восстановится равенство скоростей при равновесии:
kf[A]a[B]b=kr[C]c[D]d. k_f [A]^a [B]^b = k_r [C]^c [D]^d.
kf [A]a[B]b=kr [C]c[D]d.
В терминах отношения концентраций вводят реакционный частный
Q=[C]c[D]d[A]a[B]b; Q=\frac{[C]^c [D]^d}{[A]^a [B]^b};
Q=[A]a[B]b[C]c[D]d ;
если Q<Keq=kf/krQ<K_{eq}=k_f/k_rQ<Keq =kf /kr , реакция идёт в прямом направлении; если Q>KeqQ>K_{eq}Q>Keq , — в обратном.
Примечание: для необратимых или сложных (многошаговых) механизмов закон действующих масс применяют к элементарным стадиям; итоговый кинетический закон может отличаться от простого степенного вида.
20 Ноя в 08:57
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир