Входные данные и единицы измерения
Начните с величин «Начальное A (моль/л)», «Константа A→B (1/с)», «Константа B→C (1/с)». Для примера в форме указаны Начальное A (моль/л): 1.8 моль/л; Константа A→B (1/с): 0.045 1/с; Константа B→C (1/с): 0.025 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 «Конкурирующая потеря промежуточного B» важно не заменять экспериментальные величины произвольными числами без проверки размерностей. В расчёте также используются «Константа B→D (1/с)», «Время (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 «Конкурирующая потеря промежуточного B» применяется соотношение B=A₀k₁(e^(−k₁t)−e^(−(k₂+k₃)t))/(k₂+k₃−k₁). 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 «A, моль/л» равен 0.189719, а «Полезный C, моль/л» — 0.733393. 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 «Начальное A (моль/л)»: вместо 1.8 вводится 1.62. В таком режиме величина «A, моль/л» равна 0.170747. Этот пример удобен для оценки влияния одного независимого параметра на ход превращения; он не предполагает, что в реальной установке все остальные условия автоматически сохранятся.
Промежуточный B может уходить по полезному и побочному путям. Даже при большом накоплении B доля целевого конечного продукта определяется соотношением двух констант распада. 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: Все стадии первого порядка; продукт C и побочный D устойчивы, побочных превращений A нет. 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 «Конкурирующая потеря промежуточного B», 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
B=A₀k₁(e^(−k₁t)−e^(−(k₂+k₃)t))/(k₂+k₃−k₁).
Проверенные примеры
Начальное A (моль/л) = 1.8 моль/л; Константа A→B (1/с) = 0.045 1/с; Константа B→C (1/с) = 0.025 1/с; Константа B→D (1/с) = 0.012 1/с; Время (с) = 50 с
A, моль/л = 0.189719; B, моль/л = 0.524859; Полезный C, моль/л = 0.733393; Побочный D, моль/л = 0.352029; Доля C среди продуктов B, % = 67.567568; Баланс вещества, моль/л = 1.800000
Начальное A (моль/л) = 1.62 моль/л при остальных исходных значениях
A, моль/л = 0.170747; B, моль/л = 0.472373; Полезный C, моль/л = 0.660054; Побочный D, моль/л = 0.316826; Доля C среди продуктов B, % = 67.567568; Баланс вещества, моль/л = 1.620000
Начальное A (моль/л) = 1.674 моль/л при прочих исходных значениях
A, моль/л = 0.176438; B, моль/л = 0.488119; Полезный C, моль/л = 0.682056; Побочный D, моль/л = 0.327387; Доля C среди продуктов B, % = 67.567568; Баланс вещества, моль/л = 1.674000
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Начальное A» (моль/л), от 0.01 до 30.0.
- Укажите «Константа A→B» (1/с), от 1e-06 до 1.0.
- Укажите «Константа B→C» (1/с), от 1e-06 до 1.0.
- Укажите «Константа B→D» (1/с), от 1e-06 до 1.0.
- Укажите «Время» (с), от 0.0 до 10000.0.
- Сопоставьте результаты с физическими ограничениями и условием применимости.