:: hodina jedenásta

Obsah

Určovanie kinetických parametrov vo vsádzkovom reaktore >>>

Určovanie kinetických parametrov z priebehu reakcie >>>

Príklad č.1

Vo vsádzkovom reaktore prebiehala reakcia: rovnica za izotermických podmienok a bez zmeny objemu reakčnej zmesi. Počiatočná koncentrácia látky A bola 2 mol/dm3. Bola nameraná závislosť koncentrácie látky A od času:

t (min) 0 2 4 6 8 10 12
CA (mol/dm3) 2 1 0.46 0.277 0.155 0.12 0.07

Určite rýchlostnú konštantu a poriadok reakcie.

Riešenie

Kinetické parametre môžeme určiť viacerými spôsobmi, avšak stále budeme vychádzať z materiálovej bilancie reaktora. Píšme teda: rovnica a v našom prípade: rovnica 1. metóda lineárnej regresie
Relatívne najjednoduchšia metóda, ale ako bude vidno aj najmenej presnejšia. Predchádzajúcu rovnicu zlogaritmujeme: rovnica získaná rovnica ma tvar priamky, jednotlivé kinetické parametre t.j. rýchlostná konštanta kV a poriadok reakcie a, môžeme určiť z úseku resp. smernice danej závislosti.
2. diferenciálna metóda rovnica Danú dif. rovnicu riešime niektorou z metód (napr. Euler). Pre zvolené kinetické parametre dostaneme zodpovedajúci priebeh zmeny koncentrácie A od času. Minimalizovaním sumy štvorcov odchýlok experimentálnych dát s riešením z Eulerovej metódy určíme hodnoty kinetických konštánt.
3. integrálna metóda rovnica Meníme hodnotu poriadku reakcie a, následne zintegrujeme a sledujeme zhodu resp. nezhodu medzi exp. dátami a integrovanej formy.
a) reakcia je nultého poriadku t.j. a = 0 rovnica Minimalizovaním sumy štvorcov odchýlok medzi CA experimentálnymi a CA určenými z rovnice získame hodnotu kV. Ak dáta nesedia (viď Excel), pokračujeme ďalej.
b) reakcia je prvého poriadku t.j a = 1 rovnica c) reakcia je druhého poriadku t.j a = 2 rovnica Porovnaním grafov jednotlivých integrálnych foriem mat. bilancie(pre rôzne poriadky reakcií) vyberieme príslušnú hodnotu poriadku reakcie a rýchlostnej konštanty.

Príklad č.2

Chlórdiazobenzén (CDB) sa v roztoku rozkladá na chlórbenzén, pričom sa uvoľňuje dusík reakciou: rovnica Jeden liter roztoku obsahujúceho 150g chlórdiazobenzénu sa nechá pri 70°C. Objem uvoľneného dusíka pri tlaku 1bar a teplote 70°C rastie podľa tabuľky:

t (min) 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00
VN2 (L) 0.00 1.66 3.15 4.49 5.71 6.81 7.82 8.74

1) Akému poriadku reakcie zodpovedajú uvedené údaje?
2) Aká je hodnota (a jednotky) rýchlostnej konštanty pre výsledný poriadok?

Riešenie

Riešenie bude mať podobný priebeh ako v predchádzajúcej úlohe. Prv než budeme môcť aplikovať už spomenuté metódy zisťovania kinet. parametrov, musíme si vyjadriť koncentráciu CDB v jednotlivých časoch. Na to nám poslúžia údaje o množstve uvoľneného dusíka: rovnica z reakcie vyplýva, rovnica a ďalšími fintami dostaneme až vzťah na výpočet koncentrácie CDB: rovnica Z takto získaných hodnôt koncentrácií určíme kinetické parametre jednou z metód uvedenou v predchádzajúcom príklade. (viď EXCEL). Dostaneme tak konkrétne: poriadok reakcie = 2; kv = 5.4 x 10-5 m6 min-1 mol-1.