Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Константа A→B (1/с)», «Константа B→C (1/с)», «Начальное A (моль/л)». Для примера в форме указаны Константа A→B (1/с): 0.07 1/с; Константа B→C (1/с): 0.023 1/с; Начальное A (моль/л): 1.5 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 «Время достижения выхода C в цепочке A→B→C» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Требуемый выход C (%)», «Проверяемая выдержка (с)». 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 «Время достижения выхода C в цепочке A→B→C» применяется соотношение C(t)=C₀−A(t)−B(t); C(tцель)=доля·C₀. 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 «Время достижения заданного выхода, с» равен 87.0556, а «Концентрация B, моль/л» — 0.477373. 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 «Константа A→B (1/с)»: вместо 0.07 вводится 0.063. В таком режиме величина «Время достижения заданного выхода, с» равна 89.277. 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 последовательных превращениях конечный продукт появляется с задержкой относительно исчезновения A. Целевое время надо искать по выходу C, а не по степени расходования A. 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: Нулевые начальные B и C, только две необратимые стадии первого порядка. 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 «Время достижения выхода C в цепочке A→B→C», 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
C(t)=C₀−A(t)−B(t); C(tцель)=доля·C₀.
Проверенные примеры
Константа A→B (1/с) = 0.07 1/с; Константа B→C (1/с) = 0.023 1/с; Начальное A (моль/л) = 1.5 моль/л; Требуемый выход C (%) = 80 %; Проверяемая выдержка (с) = 65 с
Время достижения заданного выхода, с = 87.055620; Выход C за проверяемую выдержку, % = 67.118390; Концентрация B, моль/л = 0.477373; Концентрация C, моль/л = 1.006776; Недостаток выдержки до цели, с = 22.055620
Константа A→B (1/с) = 0.063 1/с при остальных исходных значениях
Время достижения заданного выхода, с = 89.277048; Выход C за проверяемую выдержку, % = 65.638550; Концентрация B, моль/л = 0.490438; Концентрация C, моль/л = 0.984578; Недостаток выдержки до цели, с = 24.277048
Константа A→B (1/с) = 0.0651 1/с при прочих исходных значениях
Время достижения заданного выхода, с = 88.555935; Выход C за проверяемую выдержку, % = 66.117860; Концентрация B, моль/л = 0.486436; Концентрация C, моль/л = 0.991768; Недостаток выдержки до цели, с = 23.555935
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Константа A→B» (1/с), от 1e-06 до 2.0.
- Укажите «Константа B→C» (1/с), от 1e-06 до 2.0.
- Укажите «Начальное A» (моль/л), от 0.01 до 100.0.
- Укажите «Требуемый выход C» (%), от 1.0 до 99.9.
- Укажите «Проверяемая выдержка» (с), от 0.0 до 100000.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.