Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Исходная концентрация A (моль/л)», «Исходная концентрация B (моль/л)», «Измеренная концентрация A (моль/л)». Для примера в форме указаны Исходная концентрация A (моль/л): 1.1 моль/л; Исходная концентрация B (моль/л): 1.7 моль/л; Измеренная концентрация A (моль/л): 0.55 моль/л. 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 «Константа A+B→P из парных концентраций» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Время измерения (с)», «Объём реактора (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 «Константа A+B→P из парных концентраций» применяется соотношение k=ln[(B₀Aₜ)/(A₀Bₜ)]/[(A₀−B₀)t] при A₀≠B₀; для A₀=B₀: k=(A₀−Aₜ)/(t·A₀Aₜ).. 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 «Константа скорости второго порядка, л/(моль·с)» равен 0.012595, а «Остаток B, моль/л» — 1.15. 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 «Исходная концентрация A (моль/л)»: вместо 1.1 вводится 0.99. В таком режиме величина «Константа скорости второго порядка, л/(моль·с)» равна 0.0101504. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
При реакции A+B необходимо одновременно контролировать остаток B. Константа, восстановленная только из падения A, теряет смысл, если второй реагент уже исчерпан. 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: Исходные и измеренные концентрации относятся к неизменному объёму и одной элементарной реакции. 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 «Константа A+B→P из парных концентраций», 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
k=ln[(B₀Aₜ)/(A₀Bₜ)]/[(A₀−B₀)t] при A₀≠B₀; для A₀=B₀: k=(A₀−Aₜ)/(t·A₀Aₜ).
Проверенные примеры
Исходная концентрация A (моль/л) = 1.1 моль/л; Исходная концентрация B (моль/л) = 1.7 моль/л; Измеренная концентрация A (моль/л) = 0.55 моль/л; Время измерения (с) = 40 с; Объём реактора (л) = 2 л
Константа скорости второго порядка, л/(моль·с) = 0.012595; Количество продукта, моль = 1.100000; Остаток B, моль/л = 1.150000; Текущая скорость, моль/(л·с) = 0.007966; Степень превращения A, % = 50.000000
Исходная концентрация A (моль/л) = 0.99 моль/л при остальных исходных значениях
Константа скорости второго порядка, л/(моль·с) = 0.010150; Количество продукта, моль = 0.880000; Остаток B, моль/л = 1.260000; Текущая скорость, моль/(л·с) = 0.007034; Степень превращения A, % = 44.444444
Исходная концентрация A (моль/л) = 1.023 моль/л при прочих исходных значениях
Константа скорости второго порядка, л/(моль·с) = 0.010876; Количество продукта, моль = 0.946000; Остаток B, моль/л = 1.227000; Текущая скорость, моль/(л·с) = 0.007340; Степень превращения A, % = 46.236559
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Исходная концентрация A» (моль/л), от 0.01 до 20.0.
- Укажите «Исходная концентрация B» (моль/л), от 0.01 до 20.0.
- Укажите «Измеренная концентрация A» (моль/л), от 1e-06 до 20.0.
- Укажите «Время измерения» (с), от 0.01 до 10000.0.
- Укажите «Объём реактора» (л), от 0.001 до 100000.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.