逐次反応

大学化学等速度定数の極限解を含む、不可逆な逐次一次反応の厳密解

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この実験について

一般的な化学種Aが中間体Bを経て生成物Cになる過程を追跡します。中間体のピークを測定し、生成速度と除去速度を比較して、数値的な特異点を生じさせずに速度定数が等しい場合を調べます。

学習目標

中間体の濃度がいったん上昇してから低下する理由を説明します。
2つの速度定数がピークをどのように変化させるか予測します。
追跡対象の化学種の総量が保存されることを確認します。

使い方

1既定の反応系列を実行し、中間体のゲージを確認します。
2中間体のピークを測定し、生成速度と除去速度を比較します。
3速度定数を等しくして、もう一度実行します。
42つ目の速度定数を大きくし、中間体の蓄積量を比較します。

モデル

A = A_{0} e^{- k_{1} t}, B = \frac{A _{0} k _{1}}{k _{2} - k _{1}} (e^{- k_{1} t} - e^{- k_{2} t})

この式は、2つの速度定数が異なる場合に適用されます。

B = A_{0} k t e^{- k t} (k_{1} = k_{2} = k)

等しい速度定数での極限値は有限です。

t_{m a x} = \frac{ln ( k _{2} / k _{1} )}{k _{2} - k _{1}}

ピークは、k one と A の積が k two と B の積に等しくなるところで発生します。

前提条件

反応器の体積は一定で、AからB、BからCへの不可逆な一次反応が起こります。初めに存在するのはAだけです。
A、B、Cは、1対1で相互変換する一般的な化学種であるため、それらの濃度の合計は保存されます。
粒子の色と3本のセンサーバーは、数えられた分子や別々の物理的な反応器ではなく、連続的な濃度を表します。
等しい速度定数の場合の式は、解析的に求めた可除特異点の極限値で評価されます。

授業で試してみましょう

Q1生成速度と除去速度が等しいと、なぜ中間体のピークが特定できるのですか？
Q2この不可逆モデルで C は減少することがありますか？

よくある質問

センサーのバーは、液体が別のビーカーに移動していることを示していますか？

いいえ。3本のバーは、同じ密閉反応器内の濃度を示すゲージです。

速度定数がほぼ等しい場合、どうなりますか？

この実装では、厳密な等速度定数の解へ連続的に近づく、数値的に安定した指数相対表現を使用しています。