Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «[A] опыт 1 (моль/л)», «[A] опыт 2 (моль/л)», «[B] опыт 1–2 (моль/л)». Для примера в форме указаны [A] опыт 1 (моль/л): 0.4 моль/л; [A] опыт 2 (моль/л): 0.8 моль/л; [B] опыт 1–2 (моль/л): 0.5 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 «Частные порядки по A и B из четырёх опытов» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «[B] опыт 4 (моль/л)», «Скорость опыт 1 (моль/(л·с))», «Скорость опыт 2 (моль/(л·с))», «Скорость опыт 4 при A1 и B2 (моль/(л·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 «Частные порядки по A и B из четырёх опытов» применяется соотношение v=k[A]^α[B]^β; α=ln(v₂/v₁)/ln(A₂/A₁); β=ln(v₄/v₁)/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 «Порядок по A» равен 2, а «Общий 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] опыт 1 (моль/л)»: вместо 0.4 вводится 0.36. В таком режиме величина «Порядок по A» равна 1.73611. 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 поиска частных порядков нужно менять концентрацию одного реагента при неизменной концентрации второго. Здесь используется независимая серия опытов. 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: Скорости измерены при одинаковой температуре, A меняется при постоянном B, затем B меняется при постоянном 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 по A и B из четырёх опытов», 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
v=k[A]^α[B]^β; α=ln(v₂/v₁)/ln(A₂/A₁); β=ln(v₄/v₁)/ln(B₂/B₁).
Проверенные примеры
[A] опыт 1 (моль/л) = 0.4 моль/л; [A] опыт 2 (моль/л) = 0.8 моль/л; [B] опыт 1–2 (моль/л) = 0.5 моль/л; [B] опыт 4 (моль/л) = 1 моль/л; Скорость опыт 1 (моль/(л·с)) = 0.003 моль/(л·с); Скорость опыт 2 (моль/(л·с)) = 0.012 моль/(л·с); Скорость опыт 4 при A1 и B2 (моль/(л·с)) = 0.006 моль/(л·с)
Порядок по A = 2.000000; Порядок по B = 1.000000; Общий порядок = 3.000000; Константа скорости в согласованных единицах = 0.037500; Скорость при A₂ и B₂, моль/(л·с) = 0.024000
[A] опыт 1 (моль/л) = 0.36 моль/л при остальных исходных значениях
Порядок по A = 1.736106; Порядок по B = 1.000000; Общий порядок = 2.736106; Константа скорости в согласованных единицах = 0.035356; Скорость при A₂ и B₂, моль/(л·с) = 0.024000
[A] опыт 1 (моль/л) = 0.372 моль/л при прочих исходных значениях
Порядок по A = 1.810451; Порядок по B = 1.000000; Общий порядок = 2.810451; Константа скорости в согласованных единицах = 0.035947; Скорость при A₂ и B₂, моль/(л·с) = 0.024000
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «[A] опыт 1» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Укажите «[A] опыт 2» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Укажите «[B] опыт 1–2» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Укажите «[B] опыт 4» (моль/л), от 0.001 до 20.0.
- Укажите «Скорость опыт 1» (моль/(л·с)), от 1e-07 до 10.0.
- Укажите «Скорость опыт 2» (моль/(л·с)), от 1e-07 до 10.0.
- Укажите «Скорость опыт 4 при A1 и B2» (моль/(л·с)), от 1e-07 до 10.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.