Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Начальная концентрация A (моль/л)», «Остаточная концентрация A (моль/л)», «Измеренная концентрация B (моль/л)». Для примера в форме указаны Начальная концентрация A (моль/л): 2.5 моль/л; Остаточная концентрация A (моль/л): 0.9 моль/л; Измеренная концентрация B (моль/л): 1 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 «Константы параллельных реакций по измеренным выходам» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Измеренная концентрация C (моль/л)», «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 «Константы параллельных реакций по измеренным выходам» применяется соотношение kΣ=−ln(A/A₀)/t, kB=kΣ·B/(B+C), kC=kΣ·C/(B+C). 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 «Константа образования B, 1/с» равен 0.0182438, а «Общая константа расхода A, 1/с» — 0.02919. 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 «Выдержка (с)»: вместо 35 вводится 31.5. В таком режиме величина «Константа образования B, 1/с» равна 0.0202709. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
Из измеренного распределения параллельных продуктов можно восстановить обе константы первого порядка, если соблюдён материальный баланс. 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 параллельных пути первого порядка без вторичных превращений продуктов. 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 «Константы параллельных реакций по измеренным выходам», 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
kΣ=−ln(A/A₀)/t, kB=kΣ·B/(B+C), kC=kΣ·C/(B+C).
Проверенные примеры
Начальная концентрация A (моль/л) = 2.5 моль/л; Остаточная концентрация A (моль/л) = 0.9 моль/л; Измеренная концентрация B (моль/л) = 1 моль/л; Измеренная концентрация C (моль/л) = 0.6 моль/л; Выдержка (с) = 35 с
Константа образования B, 1/с = 0.018244; Константа образования C, 1/с = 0.010946; Общая константа расхода A, 1/с = 0.029190; Избирательность к B, % = 62.500000; Время полупревращения A, с = 23.746020
Выдержка (с) = 31.5 с при остальных исходных значениях
Константа образования B, 1/с = 0.020271; Константа образования C, 1/с = 0.012163; Общая константа расхода A, 1/с = 0.032433; Избирательность к B, % = 62.500000; Время полупревращения A, с = 21.371418
Выдержка (с) = 32.55 с при прочих исходных значениях
Константа образования B, 1/с = 0.019617; Константа образования C, 1/с = 0.011770; Общая константа расхода A, 1/с = 0.031387; Избирательность к B, % = 62.500000; Время полупревращения A, с = 22.083799
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Начальная концентрация A» (моль/л), от 0.01 до 100.0.
- Укажите «Остаточная концентрация A» (моль/л), от 1e-05 до 100.0.
- Укажите «Измеренная концентрация B» (моль/л), от 1e-05 до 100.0.
- Укажите «Измеренная концентрация C» (моль/л), от 1e-05 до 100.0.
- Укажите «Выдержка» (с), от 0.001 до 100000.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.