k = 0,693/t (6)

t1/2 = 0,693/k (7)

t1/2 - період піврозпаду - час, за який концентрація речовини зменшується наполовину. Оскільки константа швидкості обернено пропорційна періоду піврозпаду, то вона вимірюється в с-1 і не залежить від концентрації речовини, тому в розрахунках для реакцій I-го порядку замість концентрацій можна користуватися лінійними параметрами прямо пропорційно зв'язаними з концентрацією: оптичною густиною, електропровідністю розчину, об'ємом титранта, тощо.

Ддя реакцій другого порядку константа має розмірність [л с-1 моль-1].

tl/2 = l/k*C0 (8)

Порядок реакції не завжди співпадає з молекулярністю. Його визначають дослідним шляхом.

Підставляючи в рівняння (4) і (5) початкову концентрацію і концентрацію речовини в момент часу t, розрахуємо константа швидкості реакції. Порядок реакції приймається такий, за формулою якого отримуємо найбільш стала величина для k

Порядок реакції може бути визначений також по періоду піврозпаду. Якщо t1 – час, протягом якого концентрація реагуючої речовини С1 змінна 50%, a t2 - перiод піврозпаду речовини, концентрація якої С2,то

t1/t2 = C2в-1/C1 в-1 (9)

де в - порядок реакції.

Для реакції першого порядку t1=t2 а. для реакції II-го порядку період піврозпаду і початкова концентрація обернено пропорційна між собою.

Приклади розв'язування задач.

Приклад 1.

Як зміниться швидкість прямої і зворотньої реакції, якщо збільшиться, тиск в 3 рази.

N2 + 3H2- 2NH3

Розв'язання,

Запишемо за законом діючих мас вирази для костей прямої і зворотньої реакції.

Vпр = k[N2][H2]3

Vзв = k [NH3]2

Якщо збільшити тиск в З рази, то об'єм газової суміші зменшиться в 3 рази, а мольні концентрації даних речовин в цьому об'ємі збільшаться в 3 рази.

При збільшенні тиску в 3 рази вини стануть 3[N2], 3[Н2] і 3[NH3]. Запишемо вираз для швидкості прямої і зворотньої реакції після збільшення тиску

V'np = k 3[N2]3[H2]3 = k 81[N2][H2]

V'зb = k (3[NH3])2 = 9 k [NH3]

Vnp/V'np = 81; Vзв/V'зв = 9

Отже, при збільшенні, тиску в 3 рази швидкість прямої реакції збільшиться в 81 раз, а швидкість зворотньої реакції в 9 раз.

Приклад 2.

Реакція розпаду перекису водню в водному розчині протікає як реакція I-го порядку. Період піврозтаду при даній зимові рівна 15,86 хв.. Визначити, скільки часу потрібно для розкладу 90% перекису водню.

Розв'язання

Запишемо вирази для обчислення константи швидкості реакції I-го порядку (4) і (6)

k .= 2,303/t lgC0/C

k = 0,693/t

Знаючи період піврозиаду обчислимо константу швидкості реакції розкладу Н2O2

k = 0,693/15,86 =0,0437 (хв)

Оскільки, дана реакція протікає як реакція І-го порядку, то значення концентрації замінено їх співвідношеннями в відсотках:

В початковий момент часу концентрація - 100%

В момент часу t – 100 - 90 = 10%

Визначимо скільки часу потрібно для розкладу 90% Н2О2.

t = 2,303/k*lgl00/10

t = 2,303/0,0437*lg10 = 52,7 (хв).

Приклад З,

Розклад перекису водню в водному розчині являє собою реакцію І-го порядку. Кількість перекису водню в реагуючій суміші визначали титруванням перманганатом калію. Дані записують в таблицю

Мом. часу, t, хв. | 0 | 10 | 20

VKMnO4,мл | 22,8 | 13,8 | 8,25

Обчислити середнє значення швидкості реакції.

Розв'язання

Запишемо вираз для обчислення константи швидкості реакції І-го порядку (4):

k = 2,303/t lgC0/C

Замість значень концентрацій в обчисленнях будемо користуватися об'ємами принятого титранта. Обчислити К1: через 10 хвилинб V =13,8

k1 = 2,303/10 lg22,8/13,8 = 0,0502 (хв-1)

Аналогічно обчислюємо

k2 = 2,303/10 lg22,8/8,25 = 0,0509 (хв-1)

kc = 0,0502 + 0,0509/2 = 0,0506 (хв-1)

Приклад 4

Омилення етилацетату їдким натрієм є реакцією бімолекулярною. Для нейтралізації 100 мл .реакційної суміші в різні моменти часу після початку реакції витрачалась наступна кількість 0,043н НСІ

Час t, хв | 0 | 4,89 | 10,37 | 18,18

К-сть НСІ,мл | 61,95 | 50,59 | 42,40 | 29,36

Обчислити константу швидкості цієї реакції.

Розв'язання

Запишемо вираз для обчислення константи швидкості реакції П-го порядку (5)

k = C0-C/t С0*С

Оскільки, константа швиидкості реакції II-го порядку залежить від концентрації, то для її розрахунку, потрібно знати концентрацію реакційної суміші в певні моменти часу.

З курсу аналітичної хімії відоме співвідношення

C1V1 =C2V2

Де С1 і С2 - еквівалентні концентрації розчину і титранта (НСІ)

V1 і V2 - їх об'єм.

Для нашого випадку нормальність буде відповідати молярності даного розчину етилацетату, тому концентрації реакційної суміші визначають зі співвідношення.

С1 =C2V2/ V1; С2= 0,043 г екв/л

V1 = 100 мл

В 0 момент часу: С0 = 0,043*61,95/100 = 0,0266

Через 4,89 хв: С1 = 0,043*50,59/100 = 0,0218

Через 10,37 хв: С2 = 0,043*42,40/100 = 0,0182

Через 28,18 хв: С3 = 0,043*29,36/100 = 0,0126

Знаючи концентрації реакційної суміші можемо визначити константу швидкості реакції 2-го порядку

k1 = (0,0266 - 0,0218)/4,89*0,0266*0,0218 = 1,69 (хв-1)

к2 = (0,0266 -0,0182)/10,37*0,0266*0,0182. = 1,67 (хв-1)

к3 = (0,0266 - 0,0126)/28,18*0,0266*0,0126 - 1,48 (хв-1)

kc= 1,69 + 1,69 + 1,48 /3 =1,61 (хв-1)

Приклад 5

При розкладі азотного ангідриду в чотирихлористому вуглеці при 30°С вихідна концентрація N2O5 рівна 84,85 см3/л. змінюється наполовину через. 8207 с, а концентрація 47,15 см3/л через 8717 с. Який порядок цієї реакції.

Розв'язання

В даній задачі відомі періоди піврозпаду різних кількостей N2O5 тому використовуємо формулу (8) для визначення реакції. Визначимо співвідношення періодів піврозпаду

t1 /t2 = 8207/8717 = 0,94 ?1

Отже, дана реакція 1-го порядку.

Задачі

1-Як зміниться швидкість прямої і зворотньої реакції якщо збільшиться тиск в n раз? Розв'язати задачу, користуючись наступними даними:

№ п/п | Реакція | n

1 | Н2 + 3З2-2НЗ3 | 5

2 | 4НСl + O2 -2Н2O+2С12 | 2

3 | 2SO2 +O2 -2SO3 | 5

4 | N2 +O2 -2NO | 3

5 | 2NO +О2 -2NO2 | 4

6 | CO +Cl2 - СОСl2 | 2.

7 | Н2 +J2 -2HJ | 3

8 | Н2 +Сl2- 2НС1 | 6

9 |