反应级数的确定
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第五节 反应级数的确定
第五节 反应级数的确定
大多数化学反应的微分速率方程都可以表达为幂乘积形式: 大多数化学反应的微分速率方程都可以表达为幂乘积形式
dc A δ ε rA = = k A c α c D cE A dt
反应级数为: 反应级数为 n = α+δ+ε+ …… 有的反应虽不具备这样的形式, 有的反应虽不具备这样的形式 但在一定范围内也可近似地按 这样的形式处理。 这样的形式处理。
由两组数据即可求得反应级数 n。 。
三. 半衰期法
如果数据较多, 如果数据较多 则用作图法更为准确 ln t1/2=(1n)ln cA,0+常数 常数 由ln t1/2~ln cA,0图中直线的斜率可求得反应级数 。 图中直线的斜率可求得反应级数n。 此法不限于用t 也可用反应进行到其他任意分数的时间。 此法不限于用 1/2, 也可用反应进行到其他任意分数的时间。
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二. 微分法
如果对反应速率有影响的反应物不止一种, 如果对反应速率有影响的反应物不止一种 其微分速率方 程符合下式: 程符合下式 dc A δ ε rA = = k A c α c D cE A dt 取对数后得: 取对数后得
d cA ln = ln k A + αln cA + δln cD + εln cE dt
ε ……及总反应级数nห้องสมุดไป่ตู้ 及总反应级数 。
用微分法确定反应级数, 不仅适用于整数级数的反应, 也适 用微分法确定反应级数 不仅适用于整数级数的反应 用于分数级数的反应。 用于分数级数的反应。
三. 半衰期法
半衰期法(half-life method), 若反应微分速率方程为 若反应微分速率方程为: 半衰期法
直线的斜率为n, 截距为ln 直线的斜率为 截距为 kA。
二. 微分法
(1) 作cA~t图 作曲线的切线, 反应速率r 切线斜率的绝 图 作曲线的切线 反应速率 =切线斜率的绝 对值; 对值 (2) 作ln r ~ln cA图, 直线的斜率 =反应级数 n, 截距 = ln kA。 反应级数 cA r1 r2 3 r3 t ln r 1 2 斜率= 斜率 n ln cA
二. 微分法
初速率法(初浓度法 对若干个不同初浓度cA,0的溶液进行实验, 初速率法 初浓度法): 对若干个不同初浓度 的溶液进行实验 初浓度法 分别作出它们的cA~t曲线 在每条曲线初浓度cA,0处求相应的斜 分别作出它们的 曲线, 在每条曲线初浓度 曲线 率, 其绝对值即为初速率r0, 然后作ln r0~ln cA,0图, 由直线的斜率 其绝对值即为初速率 然后作 和截距, 求得反应级数n和速率常数 A。 和截距 求得反应级数 和速率常数k 和速率常数 c0, 1 r0,1 c0, 2 c0, 3 r0,2 r0,3 t ln r0 2 3 斜率= 斜率 n ln c0
dc A n rA = = k A cA dt
与反应物初浓度的关系为: 则t1/2与反应物初浓度的关系为 t1 / 2 = 则可导得： 则可导得：
n 1
常数
n c A,01
′ t1/ 2 cA,0 = ′ t1/ 2 cA,0
′ ln (t1/ 2 /t1/ 2 ) 或 n =1+ ′ ln (cA,0 /cA,0 )
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二. 微分法
dcA ln = ln kA + αln cA + δln cD + εln cE dt 需要解联立方程组, 才能求得各反应物的级数α、δ、ε……和 需要解联立方程组 和
反应速率kA。 反应速率 实验中令某一反应物的浓度远小于其他各反应物的浓度, 实验中令某一反应物的浓度远小于其他各反应物的浓度 此时可将其他各反应物浓度视为常数, 再用前述各种方法求得 此时可将其他各反应物浓度视为常数 这一反应物的级数。同理分别求得每一反应物的级数 α、 δ、 这一反应物的级数。
二. 微分法
若反应微分速率方程具有如下的简单形式: 若反应微分速率方程具有如下的简单形式
dc A n rA = = kAcA dt
等式两端取对数, 的直线方程: 等式两端取对数 得ln (dcA/dt)对ln cA的直线方程 对
dc dcA ln = ln kA + nln cA dt
在化学动力学研究中, 确定反应级数是至关重要的一步。 在化学动力学研究中 确定反应级数是至关重要的一步。
一. 积分法
积分法(integration method)也称尝试法。将不同时刻的反 也称尝试法 积分法 也称尝试法。 应物浓度数据代入各简单级数反应的积分速率方程中, 应物浓度数据代入各简单级数反应的积分速率方程中 若计算 结果与某级反应的积分速率方程符合, 则此反应为该级反应。 结果与某级反应的积分速率方程符合 则此反应为该级反应。 应用此法时实验数据的浓度变化范围应足够大, 应用此法时实验数据的浓度变化范围应足够大 否则难以判明 反应级数。 反应级数。
第五节 反应级数的确定
大多数化学反应的微分速率方程都可以表达为幂乘积形式: 大多数化学反应的微分速率方程都可以表达为幂乘积形式
dc A δ ε rA = = k A c α c D cE A dt
反应级数为: 反应级数为 n = α+δ+ε+ …… 有的反应虽不具备这样的形式, 有的反应虽不具备这样的形式 但在一定范围内也可近似地按 这样的形式处理。 这样的形式处理。
由两组数据即可求得反应级数 n。 。
三. 半衰期法
如果数据较多, 如果数据较多 则用作图法更为准确 ln t1/2=(1n)ln cA,0+常数 常数 由ln t1/2~ln cA,0图中直线的斜率可求得反应级数 。 图中直线的斜率可求得反应级数n。 此法不限于用t 也可用反应进行到其他任意分数的时间。 此法不限于用 1/2, 也可用反应进行到其他任意分数的时间。
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二. 微分法
如果对反应速率有影响的反应物不止一种, 如果对反应速率有影响的反应物不止一种 其微分速率方 程符合下式: 程符合下式 dc A δ ε rA = = k A c α c D cE A dt 取对数后得: 取对数后得
d cA ln = ln k A + αln cA + δln cD + εln cE dt
ε ……及总反应级数nห้องสมุดไป่ตู้ 及总反应级数 。
用微分法确定反应级数, 不仅适用于整数级数的反应, 也适 用微分法确定反应级数 不仅适用于整数级数的反应 用于分数级数的反应。 用于分数级数的反应。
三. 半衰期法
半衰期法(half-life method), 若反应微分速率方程为 若反应微分速率方程为: 半衰期法
直线的斜率为n, 截距为ln 直线的斜率为 截距为 kA。
二. 微分法
(1) 作cA~t图 作曲线的切线, 反应速率r 切线斜率的绝 图 作曲线的切线 反应速率 =切线斜率的绝 对值; 对值 (2) 作ln r ~ln cA图, 直线的斜率 =反应级数 n, 截距 = ln kA。 反应级数 cA r1 r2 3 r3 t ln r 1 2 斜率= 斜率 n ln cA
二. 微分法
初速率法(初浓度法 对若干个不同初浓度cA,0的溶液进行实验, 初速率法 初浓度法): 对若干个不同初浓度 的溶液进行实验 初浓度法 分别作出它们的cA~t曲线 在每条曲线初浓度cA,0处求相应的斜 分别作出它们的 曲线, 在每条曲线初浓度 曲线 率, 其绝对值即为初速率r0, 然后作ln r0~ln cA,0图, 由直线的斜率 其绝对值即为初速率 然后作 和截距, 求得反应级数n和速率常数 A。 和截距 求得反应级数 和速率常数k 和速率常数 c0, 1 r0,1 c0, 2 c0, 3 r0,2 r0,3 t ln r0 2 3 斜率= 斜率 n ln c0
dc A n rA = = k A cA dt
与反应物初浓度的关系为: 则t1/2与反应物初浓度的关系为 t1 / 2 = 则可导得： 则可导得：
n 1
常数
n c A,01
′ t1/ 2 cA,0 = ′ t1/ 2 cA,0
′ ln (t1/ 2 /t1/ 2 ) 或 n =1+ ′ ln (cA,0 /cA,0 )
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二. 微分法
dcA ln = ln kA + αln cA + δln cD + εln cE dt 需要解联立方程组, 才能求得各反应物的级数α、δ、ε……和 需要解联立方程组 和
反应速率kA。 反应速率 实验中令某一反应物的浓度远小于其他各反应物的浓度, 实验中令某一反应物的浓度远小于其他各反应物的浓度 此时可将其他各反应物浓度视为常数, 再用前述各种方法求得 此时可将其他各反应物浓度视为常数 这一反应物的级数。同理分别求得每一反应物的级数 α、 δ、 这一反应物的级数。
二. 微分法
若反应微分速率方程具有如下的简单形式: 若反应微分速率方程具有如下的简单形式
dc A n rA = = kAcA dt
等式两端取对数, 的直线方程: 等式两端取对数 得ln (dcA/dt)对ln cA的直线方程 对
dc dcA ln = ln kA + nln cA dt
在化学动力学研究中, 确定反应级数是至关重要的一步。 在化学动力学研究中 确定反应级数是至关重要的一步。
一. 积分法
积分法(integration method)也称尝试法。将不同时刻的反 也称尝试法 积分法 也称尝试法。 应物浓度数据代入各简单级数反应的积分速率方程中, 应物浓度数据代入各简单级数反应的积分速率方程中 若计算 结果与某级反应的积分速率方程符合, 则此反应为该级反应。 结果与某级反应的积分速率方程符合 则此反应为该级反应。 应用此法时实验数据的浓度变化范围应足够大, 应用此法时实验数据的浓度变化范围应足够大 否则难以判明 反应级数。 反应级数。