Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «[A] в контрольном опыте (моль/л)», «[A] во втором опыте (моль/л)», «[B] в контрольном опыте (моль/л)». Для примера в форме указаны [A] в контрольном опыте (моль/л): 0.3 моль/л; [A] во втором опыте (моль/л): 0.9 моль/л; [B] в контрольном опыте (моль/л): 0.6 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 «Частные порядки реакции по трём независимым скоростям» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «[B] в третьем опыте (моль/л)», «Скорость контрольного опыта (моль/(л·с))», «Скорость при изменении A (моль/(л·с))», «Скорость при изменении B (моль/(л·с))», «[A] для прогноза (моль/л)», «[B] для 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 «Частные порядки реакции по трём независимым скоростям» применяется соотношение α=ln(vA/v₀)/ln(A₂/A₁), β=ln(vB/v₀)/ln(B₂/B₁). 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 «Частный порядок по A» равен 1, а «Суммарный порядок» — 3. 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 «[A] в контрольном опыте (моль/л)»: вместо 0.3 вводится 0.27. В таком режиме величина «Частный порядок по A» равна 0.912489. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
Для двухреагентного закона начальных скоростей порядок по каждому веществу определяется отдельно. Одновременное изменение A и B не позволяет разделить их влияние. 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: Опыт по A проведён при фиксированном B, опыт по B — при фиксированном A. 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 «Частные порядки реакции по трём независимым 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
α=ln(vA/v₀)/ln(A₂/A₁), β=ln(vB/v₀)/ln(B₂/B₁).
Проверенные примеры
[A] в контрольном опыте (моль/л) = 0.3 моль/л; [A] во втором опыте (моль/л) = 0.9 моль/л; [B] в контрольном опыте (моль/л) = 0.6 моль/л; [B] в третьем опыте (моль/л) = 1.2 моль/л; Скорость контрольного опыта (моль/(л·с)) = 0.002 моль/(л·с); Скорость при изменении A (моль/(л·с)) = 0.006 моль/(л·с); Скорость при изменении B (моль/(л·с)) = 0.008 моль/(л·с); [A] для прогноза (моль/л) = 1.5 моль/л; [B] для прогноза (моль/л) = 0.8 моль/л
Частный порядок по A = 1.000000; Частный порядок по B = 2.000000; Суммарный порядок = 3.000000; Константа скорости = 0.018519; Прогноз начальной скорости, моль/(л·с) = 0.017778
[A] в контрольном опыте (моль/л) = 0.27 моль/л при остальных исходных значениях
Частный порядок по A = 0.912489; Частный порядок по B = 2.000000; Суммарный порядок = 2.912489; Константа скорости = 0.018349; Прогноз начальной скорости, моль/(л·с) = 0.017001
[A] в контрольном опыте (моль/л) = 0.279 моль/л при прочих исходных значениях
Частный порядок по A = 0.938036; Частный порядок по B = 2.000000; Суммарный порядок = 2.938036; Константа скорости = 0.018398; Прогноз начальной скорости, моль/(л·с) = 0.017224
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «[A] в контрольном опыте» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Укажите «[A] во втором опыте» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Укажите «[B] в контрольном опыте» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Укажите «[B] в третьем опыте» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Укажите «Скорость контрольного опыта» (моль/(л·с)), от 1e-07 до 30.0.
- Укажите «Скорость при изменении A» (моль/(л·с)), от 1e-07 до 30.0.
- Укажите «Скорость при изменении B» (моль/(л·с)), от 1e-07 до 30.0.
- Укажите «[A] для прогноза» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Укажите «[B] для прогноза» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.