連續反應

大學化學包含速率相等時極限解的不可逆連續一級反應精確解

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關於此實驗

追蹤一般物種 A 經由中間體 B 轉化為產物 C 的過程。測量中間體峰值，比較生成速率與去除速率，並探討速率常數相等且不會產生數值奇點的情況。

學習目標

說明為什麼中間體的濃度會先上升再下降。
預測兩個速率常數如何影響峰值。
驗證所追蹤物種的總量守恆。

使用方法

1執行預設反應序列並查看中間體量表。
2測量中間體峰值，並比較生成速率與去除速率。
3將兩個速率常數設為相等，然後再次執行。
4增加第二個速率常數，並比較中間體的累積量。

模型

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})

當兩個速率常數不相同時，適用此形式。

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

速率常數相等時的極限值仍然有限。

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

當 k one 與 A 的乘積等於 k two 與 B 的乘積時，便會出現峰值。

假設

反應器體積固定，A 到 B、B 到 C 的步驟都是不可逆的一級反應。初始時只有 A 存在。
A、B 和 C 是以一比一方式相互轉化的一般物種，因此它們的濃度總和守恆。
粒子顏色和三個感測器條代表連續濃度，而不是計數得到的分子數量或彼此獨立的實體反應器。
速率常數相等時，該表達式使用可去奇點的解析極限值進行計算。

在課堂上試試這個實驗

Q1為什麼生成速率等於移除速率時，就能確定中間體的峰值？
Q2在這個不可逆模型中，C 會減少嗎？

常見問題

感測器長條是否表示液體正在流入另一個燒杯？

不會。三個長條是同一個密閉反應器的濃度量表。

當速率常數幾乎相等時會發生什麼事？

此實作採用穩定的指數相對表達式，並連續趨近於速率常數完全相等時的精確解。