Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Исходная концентрация (моль/л)», «Время реакции (с)», «Константа скорости (в согласованных единицах)». Для примера в форме указаны Исходная концентрация (моль/л): 1.2 моль/л; Время реакции (с): 40 с; Константа скорости (в согласованных единицах): 0.008 в согласованных единицах. 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 «Кинетика реакции произвольного порядка» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Порядок реакции (—)», «Целевая степень превращения (%)». 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 «Кинетика реакции произвольного порядка» применяется соотношение dc/dt=−k cⁿ; c(t)=[c₀^(1−n)−(1−n)kt]^(1/(1−n)). 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 «Концентрация на выходе, моль/л» равен 0.869215, а «Мгновенная скорость, моль/(л·с)» — 0.00657459. 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 (моль/л)»: вместо 1.2 вводится 1.08. В таком режиме величина «Концентрация на выходе, моль/л» равна 0.792148. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
Степенной закон допускает дробный показатель, но при изменении механизма порядок перестаёт быть постоянным. Для нулевого порядка формула перестаёт описывать процесс после полного расходования 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: Однореагентная необратимая реакция, постоянная температура, однородная среда, без побочных реакций. 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 «Кинетика реакции произвольного 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
dc/dt=−k cⁿ; c(t)=[c₀^(1−n)−(1−n)kt]^(1/(1−n)).
Проверенные примеры
Исходная концентрация (моль/л) = 1.2 моль/л; Время реакции (с) = 40 с; Константа скорости (в согласованных единицах) = 0.008 в согласованных единицах; Порядок реакции (—) = 1.4 —; Целевая степень превращения (%) = 80 %
Концентрация на выходе, моль/л = 0.869215; Степень превращения, % = 27.565381; Мгновенная скорость, моль/(л·с) = 0.006575; Время до цели, с = 262.530442; Период полупревращения, с = 92.823756
Исходная концентрация (моль/л) = 1.08 моль/л при остальных исходных значениях
Концентрация на выходе, моль/л = 0.792148; Степень превращения, % = 26.653006; Мгновенная скорость, моль/(л·с) = 0.005773; Время до цели, с = 273.831033; Период полупревращения, с = 96.819344
Исходная концентрация (моль/л) = 1.116 моль/л при прочих исходных значениях
Концентрация на выходе, моль/л = 0.815410; Степень превращения, % = 26.934544; Мгновенная скорость, моль/(л·с) = 0.006012; Время до цели, с = 270.262936; Период полупревращения, с = 95.557760
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Исходная концентрация» (моль/л), от 0.01 до 20.0.
- Укажите «Время реакции» (с), от 0.0 до 100000.0.
- Укажите «Константа скорости» (в согласованных единицах), от 1e-08 до 1.0.
- Укажите «Порядок реакции» (—), от 0.0 до 3.0.
- Укажите «Целевая степень превращения» (%), от 0.1 до 99.9.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.