Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Исходный A (моль/л)», «Константа пути A→B (1/с)», «Константа пути 2A→C (л/(моль·с))». Для примера в форме указаны Исходный A (моль/л): 1.5 моль/л; Константа пути A→B (1/с): 0.028 1/с; Константа пути 2A→C (л/(моль·с)): 0.008 л/(моль·с). Эти значения задают исследуемую систему: её состав, экспериментальное время или кинетическую характеристику. Если используете лабораторные концентрации, сначала убедитесь, что они отнесены к одинаковому объёму и не подменяют массовую долю или абсолютное количество вещества.
В модели «Избирательность двух путей разного порядка» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Время (с)», «Объём (л)». Каждый вход участвует либо в определении скорости, либо в ограничении выхода, либо в вычислении связанного результата. Указать произвольные числовые значения недостаточно: параметры одного опыта должны относиться к одной реакционной системе, а константы разных стадий — к сопоставимой температуре.
Закон скорости и смысл вычисления
Для задачи «Избирательность двух путей разного порядка» применяется соотношение dA/dt=−k₁A−2k₂A²; dB/dt=k₁A; dC/dt=k₂A². Математическая формула выбирается по принятому механизму и заданным условиям. Различайте порядок реакции и её стехиометрические коэффициенты: они совпадают далеко не всегда, особенно для суммарных, последовательных и каталитических процессов.
При настройках примера показатель «A, моль/л» равен 0.366647, а «C, моль/л» — 0.191457. Эти результаты нужны для взаимной проверки и оценки масштаба процесса. Там, где показан состав смеси, полезно проверить, что расход исходных реагентов согласован с накоплением продуктов, а итог не нарушает материальный баланс.
Сравнение двух режимов реакции
В дополнительном примере изменяется показатель «Исходный A (моль/л)»: вместо 1.5 вводится 1.35. В таком режиме величина «A, моль/л» равна 0.341905. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
Когда из двух молекул A образуется один C, материальный баланс необходимо вести в единицах A. Иначе количество продукта кажется завышенным. Сопоставляя два режима, проверяйте не только изменение итоговой концентрации или времени, но и физический смысл результата. Более высокая мгновенная скорость не всегда означает больший выход требуемого вещества, если параллельно ускоряется нежелательная реакция либо существует промежуточная стадия.
Ограничения и проверка применимости
Принятое допущение: Путь образования C расходует две частицы A; скорость каждого пути зависит от разной степени концентрации. Эти ограничения важны не меньше самой формулы. Некоторые кинетические уравнения описывают только изотермический опыт, другие предполагают неизменный объём или отсутствие обратной реакции. Если исходная смесь нагревается, перемешивается неравномерно либо наблюдается ингибирование, результаты потребуют отдельной экспериментальной проверки.
Применяя калькулятор «Избирательность двух путей разного порядка», перед использованием результата на практике проверьте размерности констант, точность измерения времени и концентраций, а также диапазон температур. Не переносите коэффициенты из одной реакции на другую по сходству названия. Измеренная скорость может зависеть от катализатора, перемешивания, диффузии и других факторов, которых нет среди параметров этой расчётной модели.
Формула расчёта
dA/dt=−k₁A−2k₂A²; dB/dt=k₁A; dC/dt=k₂A².
Проверенные примеры
Исходный A (моль/л) = 1.5 моль/л; Константа пути A→B (1/с) = 0.028 1/с; Константа пути 2A→C (л/(моль·с)) = 0.008 л/(моль·с); Время (с) = 35 с; Объём (л) = 4 л
A, моль/л = 0.366647; B, моль/л = 0.750438; C, моль/л = 0.191457; Выход B, моль = 3.001754; Доля превращённого A через B, % = 66.213982; Баланс A−(B+2C), моль/л = 0.000000
Исходный A (моль/л) = 1.35 моль/л при остальных исходных значениях
A, моль/л = 0.341905; B, моль/л = 0.688322; C, моль/л = 0.159886; Выход B, моль = 2.753289; Доля превращённого A через B, % = 68.279499; Баланс A−(B+2C), моль/л = 0.000000
Исходный A (моль/л) = 1.395 моль/л при прочих исходных значениях
A, моль/л = 0.349513; B, моль/л = 0.707190; C, моль/л = 0.169149; Выход B, моль = 2.828759; Доля превращённого A через B, % = 67.642142; Баланс A−(B+2C), моль/л = 0.000000
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Исходный A» (моль/л), от 0.01 до 30.0.
- Укажите «Константа пути A→B» (1/с), от 1e-06 до 1.0.
- Укажите «Константа пути 2A→C» (л/(моль·с)), от 1e-06 до 1.0.
- Укажите «Время» (с), от 0.0 до 3000.0.
- Укажите «Объём» (л), от 0.001 до 100000.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.