SYMULACJA KINETYKI ZŁOŻONYCH REAKCJI CHEMICZNYCH, sprawozdanie symulacja


Kufelin Sandra

Inżynieria chemiczna i procesowa

semestr 4

grupa 1

sekcja 8

„SYMULACJA KINETYKI ZŁOŻONYCH REAKCJI CHEMICZNYCH”

LABORATORIUM Z CHEMII FIZYCZNEJ

  1. CEL ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z symulacją komputerową reakcji chemicznych. Na jej podstawie wyznaczamy stałą szybkości reakcji chemicznych, badamy zmiany stężenia substratów i produktów w określonych przedziale czasowym oraz określamy typ reakcji chemicznych.

  1. WSTĘP TEORETYCZNY

Podstawowym pojęciem, które trzeba omówić jest reakcja chemiczna, czyli każdy proces w wyniku którego dochodzi do zerwania lub utworzenia nowego wiązania chemicznego. Reakcje chemiczne dzielimy ze względu na przebieg na reakcje proste i złożone.

Wykonując symulację komputerową reakcji chemicznych, odtwarzamy zmiany stężeń produktów i substratów w określonym przedziale czasowym wykonując serie obliczeń kinetycznych. Sprowadza się to do określenia kilku parametrów kinetycznych reakcji. Wśród nich są:

Dla rzędu pierwszego:0x01 graphic

Dla rzędu drugiego: 0x01 graphic

Dla rzędu trzeciego: 0x01 graphic

0x01 graphic

gdzie: A, B, C- są stężeniami substancji występujących w reakcji; m, n, o- są rzędami reakcji- wykładnikami potęgowymi; k- jest stałą szybkości

Dane z symulacji wykorzystywane są do zapisu modelu matematycznego reakcji, który jest różnych dla różnych typów reakcji.

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Otrzymujemy wykresy dla wszystkich stężeń oraz model matematyczny, w którym możemy obserwować zanik substratu A, którego stężenie opisane jest równaniem:

0x01 graphic

Przyrost produktów B, C i D, ze stężeniami opisanymi równaniami:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

Zaniki substratów A i B po scałkowaniu opisują równania:

0x01 graphic

0x01 graphic

Natomiast stężenie produktu C, obliczamy z bilansu stężeń w całym układzie:

0x01 graphic

Warunkiem spełnienia bilansu jest zamknięty układ reakcyjny.

0x01 graphic

Reakcje te są reakcjami następczymi, czyli jeden z występujących tu związków, jest jednocześnie produktem i substratem.

Stężenie substratu A obliczamy tak samo jak przy pozostałych typach reakcji, czyli:


0x01 graphic

Stężenie związku B, który jest i produktem i substratem przedstawia się następująco:

0x01 graphic

Stężenie ostatniego produktu- C, opisane jest zależnością:

0x01 graphic

Z racji, że układ jest zamknięty, stężenie początkowe substratu A, przedstawiamy jako sumę stężeń związków A, B i C w określonym czasie t.

0x01 graphic

Na początku tej reakcji stężenie związku B wynosi 0, natomiast związku A= A0. W trakcie przebiegu reakcji, ustala się bilans wynoszący B= A0- A. Pozwala to na wyeliminowanie stężenia B w obliczeniach. Otrzymujemy wtedy:

0x01 graphic

W reakcjach tego typu ustala się stan równowagi, w którym 0x01 graphic
i występują wartości stężenia w stanie równowagi Av i Bv, dlatego powyższe równanie można przedstawić jako:

0x01 graphic

Ogólnie przekształcone równanie związku A przedstawia się jako:

0x01 graphic

0x01 graphic

Model matematyczny wygląda podobnie jak w reakcjach odwracalnych „I” rzędu. Występują tutaj takie same założenia, czyli 0x01 graphic
, występują wartości stężenia w stanie równowagi Av i Bv oraz, że związki Bi C występują w stężeniach równomolowych: 0x01 graphic


0x01 graphic

Stąd przy tych założeniach równanie przekształcamy do postaci:

0x01 graphic

  1. WYKONANIE

Po wydrukowaniu danych z programu „symula” sporządzamy na ich podstawie 5 wykresów, określamy typ reakcji każdego ze sporządzonych wykresów.

  1. OPRACOWANIE WYNIKÓW

lp

typ reakcji

czas symulacji

[s]

A0

B0

stałe szybkości

k1

k2

k3

1

odwracalna „I” rzędu

370

1,71

0,00

0,00386

0,01920

-

2

konsekutywna

340

1,27

0,00

0,0126

0,0152

-

3

równoległa dająca wspólny produkt

130

0,86

1,16

0,0152

0,0148

-

4

odwracalna „I” i „II” rzędu

330

1,14

0,00

0,006908

0,00471

-

5

wychodząca z jednego substratu dająca różne produkty

390

1,86

0,00

0,015732

0,017027

0,012944

Sporządzone wykresy:

0x01 graphic

Obliczenia:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

t

A'

B'

0

1,71000

0,00000

37

1,54575

0,16425

74

1,47577

0,23423

111

1,44595

0,26405

148

1,43324

0,27676

185

1,42783

0,28217

222

1,42552

0,28448

259

1,42454

0,28546

296

1,42412

0,28588

333

1,42394

0,28606

370

1,42387

0,28613

0x01 graphic

Obliczenia:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

t

A'

B'

C'

0

1,27000

0,00000

0,00000

34

0,82747

0,33927

0,10326

68

0,53914

0,42340

0,30746

102

0,35128

0,39656

0,52217

136

0,22887

0,33036

0,71077

170

0,14912

0,25818

0,86270

204

0,09716

0,19382

0,97902

238

0,06331

0,14155

1,06514

272

0,04125

0,10134

1,12741

306

0,02687

0,07146

1,17167

340

0,01751

0,04980

1,20269

0x01 graphic

Obliczenia:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

t

A'

B'

C'

0

0,86000

1,16000

0,00000

13

0,70580

0,95697

0,35723

26

0,57925

0,78948

0,65127

39

0,47539

0,65130

0,89331

52

0,39015

0,53731

1,09254

65

0,32020

0,44327

1,25654

78

0,26279

0,36569

1,39153

91

0,21567

0,30168

1,50265

104

0,17700

0,24888

1,59412

117

0,14526

0,20532

1,66942

130

0,11922

0,16938

1,73140

0x01 graphic

Obliczenia:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

t

A'

B'

C'

0

1,14000

0,00000

0,00000

33

0,91037

0,22963

0,22963

66

0,73962

0,40038

0,40038

99

0,61928

0,52072

0,52072

132

0,53764

0,60236

0,60236

165

0,48366

0,65634

0,65634

198

0,44859

0,69141

0,69141

231

0,42605

0,71395

0,71395

264

0,41168

0,72832

0,72832

297

0,40255

0,73745

0,73745

330

0,39677

0,74323

0,74323

0x01 graphic

Obliczenia:

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

0x01 graphic

t

A'

B'

C'

D'

0

1,86000

0,00000

0,00000

0,00000

39

0,31290

0,53255

0,57637

0,43818

78

0,05264

0,62214

0,67333

0,51189

117

0,00886

0,63721

0,68964

0,52429

156

0,00149

0,63975

0,69239

0,52638

195

0,00025

0,64017

0,69285

0,52673

234

0,00004

0,64025

0,69293

0,52679

273

0,00001

0,64026

0,69294

0,52680

312

0,00000

0,64026

0,69294

0,52680

351

0,00000

0,64026

0,69294

0,52680

390

0,00000

0,64026

0,69294

0,52680

  1. WNIOSKI

Ćwiczenie polegało na wyrysowaniu wykresów na podstawie podanych zależności stężenia od czasu i określenie typu reakcji, co nie sprawiało większych problemów. Na podstawie danych, należało również określić stałe szybkości reakcji dla każdego typu oraz wyliczyć stężenia związków występujących w reakcji. Po wyliczeniu wartości A', B' i C', które nieznacznie różniły się tylko od wartości A, B i C podanych na wydruku. Po otrzymaniu tych wartości należało ponownie sporządzić wykresy uwzględniając nowe dane: A'(t), B'(t), C'(t)



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
SYMULACJA KINETYKI ZŁAOŻONYCH REAKCJI CHEMICZNYCH
biochemia słowniczek, ENZYMY- to białka, ich funkcja to katalizatory, powodujące złożone reakcje che
2 Reakcje chemiczne sprawozdanie
biochem, BIOCHEMIA- pojęcia, ENZYMY- to białka, ich funkcja to katalizatory, powodujące złożone reak
04 Kinetyka reakcji chemicznych i kataliza
05 Szybkośc reakcji chemicznych II sprawozdanie
KINETYKA REAKCJI CHEMICZNYCH - ściąga, farmacja
1 4 Kinetyka reakcji chemicznych Odpowiedzi
KATALIZA HOMOGENICZNA - REFERAT, KATALIZATORY- to substancje, które modyfikują kinetykę reakcji chem
Sprawozdanie 1 Typy reakcji chemicznych
04 Kinetyka reakcji chemicznych i kataliza
KINETYKA REAKCJI CHEMICZNYCH(1)
dr Wawrzyniak, chemia nieorganiczna, sprawodzanie Szybkość reakcji chemicznych i równowaga chemiczna
1 4 Kinetyka reakcji chemicznych Odpowiedzi
w5 wzor reakcja chemiczna ilościowo
Ćw.1 Wybrane reakcje chemiczne przebiegające w roztworach wodnych ćwiczenie 1, Chemia ogólna i żywno

więcej podobnych podstron