Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Исходная концентрация A (моль/л)», «Константа пути B (1/с)», «Константа пути C (л/(моль·с))». Для примера в форме указаны Исходная концентрация A (моль/л): 2 моль/л; Константа пути B (1/с): 0.03 1/с; Константа пути C (л/(моль·с)): 0.018 л/(моль·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 «Накопленный выход параллельных продуктов разной стехиометрии» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Время (с)», «Целевая селективность к B (%)». 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 «Накопленный выход параллельных продуктов разной стехиометрии» применяется соотношение dA/dt=−k₁A−k₂A²; dB/dt=k₁A; dC/dt=k₂A². 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 0.474932, а «Накопленный C, моль/л» — 0.628851. 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 «Исходная концентрация A (моль/л)»: вместо 2 вводится 1.8. В таком режиме величина «Остаток A, моль/л» равна 0.445989. 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 конкуренции реакций первого и второго порядка предпочтительный продукт может меняться по мере расходования исходного вещества. 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: Оба канала потребляют ровно одну молекулу A на одну молекулу продукта; порядок по A во втором канале эмпирически равен двум. 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 «Накопленный выход параллельных продуктов разной стехиометрии», 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
dA/dt=−k₁A−k₂A²; dB/dt=k₁A; dC/dt=k₂A².
Проверенные примеры
Исходная концентрация A (моль/л) = 2 моль/л; Константа пути B (1/с) = 0.03 1/с; Константа пути C (л/(моль·с)) = 0.018 л/(моль·с); Время (с) = 30 с; Целевая селективность к B (%) = 60 %
Остаток A, моль/л = 0.474932; Накопленный B, моль/л = 0.896217; Накопленный C, моль/л = 0.628851; Селективность к B, % = 58.765725; Отклонение от целевой селективности, п. п. = -1.234275; Баланс вещества, моль/л = 2.000000
Исходная концентрация A (моль/л) = 1.8 моль/л при остальных исходных значениях
Остаток A, моль/л = 0.445989; Накопленный B, моль/л = 0.825413; Накопленный C, моль/л = 0.528598; Селективность к B, % = 60.960578; Отклонение от целевой селективности, п. п. = 0.960578; Баланс вещества, моль/л = 1.800000
Исходная концентрация A (моль/л) = 1.86 моль/л при прочих исходных значениях
Остаток A, моль/л = 0.454932; Накопленный B, моль/л = 0.846972; Накопленный C, моль/л = 0.558096; Селективность к B, % = 60.279788; Отклонение от целевой селективности, п. п. = 0.279788; Баланс вещества, моль/л = 1.860000
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Исходная концентрация A» (моль/л), от 0.01 до 20.0.
- Укажите «Константа пути B» (1/с), от 1e-06 до 2.0.
- Укажите «Константа пути C» (л/(моль·с)), от 1e-06 до 2.0.
- Укажите «Время» (с), от 0.0 до 2000.0.
- Укажите «Целевая селективность к B» (%), от 0.1 до 99.9.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.