Реакции I порядка

Для реакций I порядка убыль концентрации реагента определяется уравнением:

(8)

где С – концентрация вещества в данный момент времени;

С₀ – начальная концентрация вещества;

k_I – константа скорости реакции первого порядка;

t – время.

В логарифмической форме это выражение выглядит так:

(9)

Из приведенных формул можно сделать ряд важных заключений:

1) константа скорости реакции первого порядка имеет размерность [время^-1] и может быть выражена в обратных секундах, минутах, часах и т. д.;

2) величина k_I не зависит от способа выражения концентрации реагента;

3) в реакциях первого порядка одинаковым промежуткам времени отвечают одинаковые доли прореагировавшего вещества.

Последнее утверждение позволяет ввести понятие период полупревращения.

Периодом полупревращения (t_1/2) называют время, необходимое для превращения половины первоначального количества вещества.

Таким образом, в момент времени t = t_1/2 количество непрореагировавшего вещества составляет С₀. В этом случае:

.

(10)

Из данной формулы следует, что в реакциях первого порядка период полупревращения не зависит от начальной концентрации реагента.

В некоторых случаях удобно использовать формулу:

,

(11)

которая позволяет определить время, за которое превращению подвергнется определенное количество исходного вещества.

В организме человека процессы метаболизма лекарственных препаратов протекают, в основном, в соответствии с уравнением реакции первого порядка. Период, за который превращению подвергается половина действующего начала препарата называется периодом полувыведения или полуэлиминации. Зная величины k_I и t_1/2, можно рассчитать оптимальные промежутки времени между приемами лекарственного средства.

Кинетические уравнения реакций различного порядка представлены в табл. 2.

Табл. 2. Кинетические уравнения реакций различного порядка.

Порядок реакции	Кинетическое уравнение	Решение кинетического уравнения*	Период полупревращения

* при равных исходных концентрациях реагирующих веществ

Из приведенных уравнений следует, что для реакций различного порядка константы скорости имеют неодинаковые размерности. Действительно, константа скорости реакции второго порядка имеет размерность [л·моль^-1·время^-1)], третьего порядка - [л²·моль^-2·время^-1].

Таким образом, сравнивать значения констант скорости реакций различного порядка нельзя.