МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ РЕАКЦИЙ

Выше было показано, что скорость реакции между разбавленной соляной кислотой и мраморной крошкой можно определить при помощи графика зависимости объема образующегося от времени. Экспериментальные данные, необходимые для изучения скорости реакций, можно получать также путем измерения других величин, например концентрации, давления, угла оптического вращения, интенсивности поглощения света либо других форм излучения, электропроводности.

Ниже описаны некоторые экспериментальные методы, используемые для получения данных о скоростях протекания химических реакций.

Физические методы. При исследовании газовых реакций часто проводятся измерения давления или объема газа. Однако такие измерения имеют смысл, лишь если число молей газообразных реагентов отличается от числа молей газообразных продуктов. Если же число молей газообразных реагентов совпадает с числом молей газообразных продуктов, в результате реакции не происходит изменений давления. Это следует из закона Авогадро. В приведенной ниже реакции на три моля газообразных реагентов приходится два моля газообразных продуктов. Это позволяет прослеживать скорость протекания данной реакции, измеряя давление или объем газообразной системы:

Однако в реакции между водородом и иодом не происходит изменения объема:

Поэтому скорость этой реакции нельзя определить данным методом.

Рис. 9.3. За скоростью некоторых реакций удобно следить, измеряя электропровод ность раствора через одинаковые промежутки времени.

Методы химического анализа. Экспериментальные данные о скорости реакций во многих случаях можно получать, отбирая небольшие образцы реакционной смеси i анализируя их. Этот метод может использоваться, например, для измерения скорост! омыления (см. разд. 20.3) этилацетата

Через равные промежутки времени по мере протекания этой реакции из реакционно! смеси берут образец и титруют его кислотой. Это позволяет определять концентрацш гидроксида натрия в реакционной смеси в ходе реакции.

Оптические методы. Если реагент либо продукт поглощает электромагнитно излучение, за ходом реакции можно следить, измеряя интенсивность поглощеню излучения. Поглощение ультрафиолетового или инфракрасного излучения (см. разд 17.1) часто используется для изучения скорости протекания органических реакций. Еслр в реакции принимают участие окрашенные соединения, то можно использован колориметр, позволяющий измерять интенсивность окраски. Интенсивность окраска соединения или количество поглощаемого им излучения пропорциональны концентрации этого соединения.

Если в реакции принимает участие оптически активное соединение, это позволяет следить за скоростью реакции с помощью поляриметра (см. разд. 17.2). Поляриметр позволяет измерять угол оптического вращения. Этот метод особенно удобен исследования скорости реакций с участием сахаров.

Электрохимические методы. Измерение скорости многих неорганических и органических реакций удобно проводить, наблюдая изменения электропроводности реакционной смеси в ходе реакции. Этот метод может использоваться, например, измерения скорости омыления этилацетата (см. выше). Два инертных электрода подключенные к прибору для измерения электропроводности, погружают в реакционную смесь (рис. 9.3). В рассматриваемом случае электропроводность почти полностьк обусловлена гидроксидом натрия, поскольку он является единственным сильным электролитом в реакционной смеси. По мере протекания реакции происходит потребление гидроксида натрия и, следовательно, уменьшение электропроводности раствора. Преимущество этого метода над методом титрования заключается в том. что он избавляет от необходимости брать образцы из реакционной смеси.