Шпаргалки к экзаменам и зачётам

1. Параллельные химические реакции

Иногда исходные вещества реагируют одновременно в нескольких направлениях. Примеры параллельных реакций:

1. При нитровании фенола образуются одновременно п-, о-, м-нитрофенолы;

2. Разложение бертолетовой соли при нагревании:

   6KClO₃   ®   2KCl  +  3O₂

                                                                ®   3KClO₄  +  KCl

Рассмотрим простейший случай двух параллельных необратимых мономолекулярных реакций:  А ® В, А ® С.

Скорость 1-й реакции     = k₁ (a – x) , 2-й реакции     =  k₂ (a – x) ;

x₁ и x₂ – числа молей веществ В и С, образовавшихся к моменту t ;

x = x₁ + x₂ – общее число молей А, прореагировавших к моменту t.

Скорость превращения вещества А по двум направлениям равна сумме скоростей превращения по каждому из направлений:

  =    +    =  k₁ (a – x)  +  k₂ (a – x)  =  (k₁ + k₂) (a – x) .

После интегрирования получим     

                                                      k₁ + k₂  =   ln  .                                  (1)

Это уравнение отличается от уравнения для необратимой реакции 1-го порядка тем, что в нем стоит сумма констант скоростей обеих параллельных реакций. В случае трех параллельных реакций 1-го порядка в левой части уравнения будет стоять сумма трех констант.

Для двух параллельных необратимых реакций 2-го порядка получим уравнение                           

  =  (k₁ + k₂) (a – x) (b – x) .

После интегрирования       

                                            k₁ + k₂  =  ×  ln  .                             (2)

Уравнения (1) и (2) дают возможность определить сумму констант скоростей. Если же нужно найти каждую константу в отдельности, необходимо получить еще одно уравнение, связывающее эти константы. Например, для двух параллельных необратимых реакций 1-го порядка

  =   .

После интегрирования                        =   .                                            (3)

Определив в некоторый момент времени количества веществ В и С, равные x₁ и x₂, получим отношение k₁ / k₂ , и, решив совместно уравнения (1) и (3), получим возможность рассчитать каждую константу в отдельности.