Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Начальная концентрация A (моль/л)», «Константа образования B (1/с)», «Константа образования C (1/с)». Для примера в форме указаны Начальная концентрация A (моль/л): 2 моль/л; Константа образования B (1/с): 0.04 1/с; Константа образования C (1/с): 0.015 1/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 «Параллельные реакции A→B и A→C первого порядка» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Время (с)», «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 «Параллельные реакции A→B и A→C первого порядка» применяется соотношение A=A₀e^(−(k₁+k₂)t); B=A₀k₁/(k₁+k₂)(1−e^(−(k₁+k₂)t)). 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 «Остаток A, моль/л» равен 0.221606, а «Продукт C, моль/л» — 0.485016. 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 «Начальная концентрация A (моль/л)»: вместо 2 вводится 1.8. В таком режиме величина «Остаток A, моль/л» равна 0.199446. 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 двух параллельных путей первого порядка избирательность по продукту зависит от отношения констант, а степень превращения — от их суммы и времени выдержки. 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: Два необратимых пути первого порядка с одинаковой молекулярной стехиометрией. 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 «Параллельные реакции A→B и A→C первого порядка», 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
A=A₀e^(−(k₁+k₂)t); B=A₀k₁/(k₁+k₂)(1−e^(−(k₁+k₂)t)).
Проверенные примеры
Начальная концентрация A (моль/л) = 2 моль/л; Константа образования B (1/с) = 0.04 1/с; Константа образования C (1/с) = 0.015 1/с; Время (с) = 40 с; Объём смеси (л) = 5 л
Остаток A, моль/л = 0.221606; Продукт B, моль/л = 1.293377; Продукт C, моль/л = 0.485016; Выход B, моль = 6.466886; Избирательность к B, % = 72.727273; Степень превращения A, % = 88.919684
Начальная концентрация A (моль/л) = 1.8 моль/л при остальных исходных значениях
Остаток A, моль/л = 0.199446; Продукт B, моль/л = 1.164040; Продукт C, моль/л = 0.436515; Выход B, моль = 5.820198; Избирательность к B, % = 72.727273; Степень превращения A, % = 88.919684
Начальная концентрация A (моль/л) = 1.86 моль/л при прочих исходных значениях
Остаток A, моль/л = 0.206094; Продукт B, моль/л = 1.202841; Продукт C, моль/л = 0.451065; Выход B, моль = 6.014204; Избирательность к B, % = 72.727273; Степень превращения A, % = 88.919684
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Начальная концентрация A» (моль/л), от 0.01 до 100.0.
- Укажите «Константа образования B» (1/с), от 1e-06 до 10.0.
- Укажите «Константа образования C» (1/с), от 1e-06 до 10.0.
- Укажите «Время» (с), от 0.0 до 100000.0.
- Укажите «Объём смеси» (л), от 0.001 до 100000.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.