Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Исходная концентрация A (моль/л)», «Известная константа A→B (1/с)», «Момент измерения B (с)». Для примера в форме указаны Исходная концентрация A (моль/л): 1.7 моль/л; Известная константа A→B (1/с): 0.035 1/с; Момент измерения B (с): 30 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 «Константа распада промежуточного B по одному замеру» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Измеренная концентрация B (моль/л)», «Объём смеси (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 распада промежуточного B по одному замеру» применяется соотношение B(t)=A₀k₁(e^(−k₁t)−e^(−k₂t))/(k₂−k₁). 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 распада B, 1/с» равен 0.0534038, а «Продукт C, моль/л» — 0.625106. 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 1.7 вводится 1.53. В таком режиме величина «Константа распада B, 1/с» равна 0.045828. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
Обратная задача по промежуточному веществу чувствительна к моменту отбора пробы. Один замер определяет константу распада только при известной скорости образования. 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: Кинетические замеры должны соответствовать последовательной цепочке первого порядка с нулевой начальной концентрацией B. 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 распада промежуточного B по одному замеру», 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
B(t)=A₀k₁(e^(−k₁t)−e^(−k₂t))/(k₂−k₁).
Проверенные примеры
Исходная концентрация A (моль/л) = 1.7 моль/л; Известная константа A→B (1/с) = 0.035 1/с; Момент измерения B (с) = 30 с; Измеренная концентрация B (моль/л) = 0.48 моль/л; Объём смеси (л) = 3 л
Константа распада B, 1/с = 0.053404; Остаток A, моль/л = 0.594894; Продукт C, моль/л = 0.625106; Количество B в смеси, моль = 1.440000; Период полупревращения B, с = 12.979366
Исходная концентрация A (моль/л) = 1.53 моль/л при остальных исходных значениях
Константа распада B, 1/с = 0.045828; Остаток A, моль/л = 0.535405; Продукт C, моль/л = 0.514595; Количество B в смеси, моль = 1.440000; Период полупревращения B, с = 15.124973
Исходная концентрация A (моль/л) = 1.581 моль/л при прочих исходных значениях
Константа распада B, 1/с = 0.048153; Остаток A, моль/л = 0.553252; Продукт C, моль/л = 0.547748; Количество B в смеси, моль = 1.440000; Период полупревращения B, с = 14.394661
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Исходная концентрация A» (моль/л), от 0.01 до 100.0.
- Укажите «Известная константа A→B» (1/с), от 1e-06 до 2.0.
- Укажите «Момент измерения B» (с), от 0.01 до 10000.0.
- Укажите «Измеренная концентрация B» (моль/л), от 1e-07 до 100.0.
- Укажите «Объём смеси» (л), от 0.001 до 100000.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.