13.2
Скорость реакции можно изучить, определив изменение концентраций исходных веществ или продуктов реакции как функцию времени. Изменения концентрации можно измерить экспериментальными методами, такими как поляриметрия, спектроскопия или измерение давления. Поляриметрия использует плоско-поляризованный свет в электрическом поле, ориентированным только в одной плоскости.
Она измеряет способность соединений вращать поляризованный свет, которая зависит от молекулярной структуры присутствующего соединения. Рассмотрим гидролиз сахарозы, который дает глюкозу и фруктозу. Поляриметр используется для измерения угла вращения плоскополяризованного света, проходящего через реагирующий раствор сахарозы.
Сахароза вызывает вращение по часовой стрелке, тогда как глюкоза и фруктоза вызывают вращение против часовой стрелки. Измеряя угол вращения света через заданные интервалы времени, можно рассчитать относительные концентрации сахарозы, глюкозы или фруктозы и определить скорость реакции. Скорости реакции также можно измерить с помощью спектрофотометрических методов, используя способность исходных веществ или продуктов реакции поглощать свет определенных длин волн.
Чем выше концентрация интересующего вещества, тем более интенсивным будет его светопоглощение. Например, бесцветный газообразный водород реагирует с фиолетовыми парами йода с образованием бесцветного иодистого водорода. Пары йода поглощают свет в желто-зеленой области и отражают фиолетовый свет.
Во время реакции спектрофотометр измеряет количество света, поглощенного образцом, и анализирует прошедший свет. Таким образом, по мере протекания реакции снижение концентрации паров йода наблюдается по уменьшению поглощения желто-зеленого света. Используя закон Бера-Ламберта, можно рассчитать интенсивность света, поглощенного в разные моменты времени, и связать его с изменениями концентрации.
В качестве альтернативы, если одно из исходных веществ или продуктов реакции представляет собой газ, для определения скорости реакции используется измерение давления. Например, во время разложения перекиси водорода скорость реакции изучается с помощью манометра, чтобы контролировать давление выделяющегося газообразного кислорода. По мере протекания реакции и выделения большего количества газообразного кислорода давление повышается.
Используя уравнение идеального газа, значения давления, записанные в разные моменты времени, преобразуются в концентрации. Изменение концентрации как функция времени используется для определения скорости реакции. Для длительных реакций из реакционной смеси можно брать пробы или аликвоты через равные промежутки времени.
Затем относительные концентрации измеряются с помощью инструментальных методов, таких как газовая хроматография, масс-спектрометрия или титрование, для расчета скорости реакции.
Поляриметрия находит применение в химической кинетике для измерения концентрации и реакции кинетики оптически активных веществ во время химической реа…
Авторские права © 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.