Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Концентрация в опыте 1 (моль/л)», «Концентрация в опыте 2 (моль/л)», «Начальная скорость в опыте 1 (моль/(л·с))». Для примера в форме указаны Концентрация в опыте 1 (моль/л): 0.4 моль/л; Концентрация в опыте 2 (моль/л): 0.8 моль/л; Начальная скорость в опыте 1 (моль/(л·с)): 0.003 моль/(л·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 «Порядок реакции по двум начальным скоростям» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Начальная скорость в опыте 2 (моль/(л·с))», «Концентрация прогноза (моль/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 «Порядок реакции по двум начальным скоростям» применяется соотношение n=ln(v₂/v₁)/ln(c₂/c₁); v₃=v₁(c₃/c₁)ⁿ. 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 «Порядок реакции» равен 1.58496, а «Скорость при третьей концентрации, моль/(л·с)» — 0.0171136. 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 «Концентрация в опыте 1 (моль/л)»: вместо 0.4 вводится 0.36. В таком режиме величина «Порядок реакции» равна 1.37583. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
Начальные скорости позволяют найти эмпирический порядок без измерения всей кривой. При слишком близких концентрациях ошибка измерений делает показатель чувствительным к округлению. 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: Предполагается степенной закон скорости для одной переменной концентрации; ошибки измерений не оцениваются. 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 «Порядок реакции по двум начальным скоростям», 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
n=ln(v₂/v₁)/ln(c₂/c₁); v₃=v₁(c₃/c₁)ⁿ.
Проверенные примеры
Концентрация в опыте 1 (моль/л) = 0.4 моль/л; Концентрация в опыте 2 (моль/л) = 0.8 моль/л; Начальная скорость в опыте 1 (моль/(л·с)) = 0.003 моль/(л·с); Начальная скорость в опыте 2 (моль/(л·с)) = 0.009 моль/(л·с); Концентрация прогноза (моль/л) = 1.2 моль/л
Порядок реакции = 1.584963; Константа скорости в согласованных единицах = 0.012819; Скорость при третьей концентрации, моль/(л·с) = 0.017114; Отношение начальных скоростей = 3.000000
Концентрация в опыте 1 (моль/л) = 0.36 моль/л при остальных исходных значениях
Порядок реакции = 1.375832; Константа скорости в согласованных единицах = 0.012234; Скорость при третьей концентрации, моль/(л·с) = 0.015722; Отношение начальных скоростей = 3.000000
Концентрация в опыте 1 (моль/л) = 0.372 моль/л при прочих исходных значениях
Порядок реакции = 1.434748; Константа скорости в согласованных единицах = 0.012396; Скорость при третьей концентрации, моль/(л·с) = 0.016102; Отношение начальных скоростей = 3.000000
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Концентрация в опыте 1» (моль/л), от 0.0001 до 50.0.
- Укажите «Концентрация в опыте 2» (моль/л), от 0.0001 до 50.0.
- Укажите «Начальная скорость в опыте 1» (моль/(л·с)), от 1e-07 до 100.0.
- Укажите «Начальная скорость в опыте 2» (моль/(л·с)), от 1e-07 до 100.0.
- Укажите «Концентрация прогноза» (моль/л), от 0.0001 до 50.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.