Теормат, 4 глава, 3 параграф, 25 задача


Кинетика фотохимического образования и распада эксимерных молекул описывается схемой
image

где A –– фотовозбужденный мономер, B –– эксимер, C и D ––
продукты их мономолекулярного распада. Вначале в системе
присутствует только мономер, начальная концентрация [A]0.
При высоких температурах быстро устанавливается равновесие между мономером и эксимером, в результате чего распад
обоих происходит с одной и той же эффективной константой
скорости.

  1. Выразите эту константу через константы скорости элементарных стадий.
  2. Определите концентрации продуктов C и D после окончания распада.

Сначала пытался решать через квазиравновесное приближение, не получилось

1 лайк

Здравствуйте,у меня вроде вышло.Не могли бы вы показать свое решение?

Скорее всего вы правильно решили задачу, хотя сами этого пока не поняли. Как видите, в ответе там концентрации равновесные. А значит, у вас должно было получится некое выражение для концентрации в текущий момент. В этом выражении есть слагаемое с t, вот это слагаемое вы должны довести до t стремится к бесконечности. Оно скорее всего станет равным 1 и у вас получится ответ (равновесные концентрации сохраняют свое значение бесконечно, это определение равновесия)

1 лайк

в чем вопрос?

То что надо использовать квазиравновесное приближение - правда. При равновесии скорость двух реакций равны, r_1=r_2. Cкорость расходования А я выражу через концентрацию В:

\frac{k_1}{k_2}=\ce{\frac{[B]}{[A]}}\tag{1}
-\frac{\ce{d[A]}}{\ce{dt}}=r_1-r_2+r_4=r_4=k_4\ce{[A]}\stackrel{(1)}{=}\frac{k_2k_4\ce{[B]}}{k_1}
-\ce{\frac{d[B]}{dt}}=r_2-r_1+r_3=r_3=k_3\ce{[B]}

Скорость расходования обоих равна

\ce{-\frac{d[A] + d[B]}{dt}}= \frac{k_2k_4\ce{[B]}}{k_1}+ k_3\ce{[B]}=\ce{[B]}\left( \frac{k_2k_4}{k_1}+k_3\right)\tag{2}

А теперь прочитаем условие.

Вначале в системе присутствует только мономер, начальная концентрация [A]0. При высоких температурах быстро устанавливается равновесие между мономером и эксимером, в результате чего распад обоих происходит с одной и той же эффективной константой скорости.

То есть у нас в начале только А. При высоких температурах быстро устанавливается равновесие. Это начало, А быстро перешел в В, и они еще не успели распаться на С и D. Теперь, когда они в равновесии, они будут распадаться с одинаковой эффективной константой. Я принимаю что [C]=0, [D]=0.

\begin{gathered}\ce{[A]_0 = [A] + [B]}\stackrel{(1)}{=} \frac{k_2\ce{[B]}}{k_1}+\ce{[B]}=\frac{\ce{[B]}(k_1+k_2)}{k_1}\implies \\ \implies\ce{[B]}=\frac{k_1\ce{[A]_0}}{k_1+k_2} \end{gathered}

Вставим это выражение для В, в уравнении 2

\begin{gathered} \ce{-\frac{d[A] + d[B]}{dt}}= \frac{k_1\ce{[A]_0}}{k_1+k_2} \left( \frac{k_2k_4}{k_1}+k_3\right)=\frac{k_2k_4+k_1k_3}{k_1+k_2}\ce{[A]_0}= \\ =k_{eff}\ce{[A]_0}\ ,\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ где\ \ \ k_{eff}= \frac{k_2k_4+k_1k_3}{k_1+k_2} \end{gathered}

Вот такое вот решение предложил @Meirzhan

8 лайков