Определить порядок реакции биохимической очистки можно графическим методом. Для этого необходимо экспериментально измерить изменение концентрации одного из реагентов в различные моменты времени, т.е С1 (τ1); С2 (τ 2); .;Сn (τ n). Первым этапом исследования является определение целочисленного значения порядка реакции. Из уравнений (4.7) и (4.8) следуют зависимости для нулевого, первого, второго и третьего порядков реакции:

= 0; ; (4.9)= 1; ; (4.10)= 2; (4.11)= 3; (4.12)

Из полученных уравнений (4.9) - (4.12) следуют линейные зависимости в функциональных координатах, присущих определенному порядку реакции:

= 0; ; (4.13)= 1; (4.14)= 2; (4.15)= 3; (4.16)

Опытные данные последовательно изображают в функциональных координатах (4.12) - (4.16) до тех пор, пока не будет обнаружена линейная зависимость, которой и соответствует порядок реакции. В нашем случае линейная зависимость наблюдается при использовании уравнения соответствующего первому порядку реакции.

На скорость биохимических реакций существенное влияние оказывает температура. Это влияние, предварительно вычислив энергию активации, можно вычислить с помощью уравнения Аррениуса

(4.17)

где k0 - предэкспоненциальный множитель; Е - энергия активации; R - универсальная газовая постоянная; Т - температура, К. Константы уравнения Е и k0 не зависят (или мало зависят) от температуры.

Для обоснования уравнения (4.17) Я. Вант-Гофф и С. Аррениус ввели понятие энергетического барьера, который необходимо преодолеть участникам реакции. Величина этого барьера характеризуется той минимальной избыточной энергией Е (по сравнению со средней величиной), которой должны обладать реагирующие вещества для того, чтобы произошла реакция.

Зная энергию активации, можно рассчитать константу скорости реакции (К2) при температуре Т2, если она известна при температуре Т1. Логарифмируя уравнение (4.17) при двух температурах и учитывая, что Е и k0 не зависят от температуры, получаем

(4.18)

Решение системы (4.18) позволяет найти Е и k0.

Теоретическое обоснование уравнения Аррениуса дала теория переходного состояния Эйринга и Поляни. Основное уравнение этой теории раскрывает смысл энергии активации и предэкспоненциального множителя.

(4.19)

Где =6,02∙1023 - число Авогадро; h=6,625∙10-34 Дж∙с - постоянная Планка; - энтропия образования переходного состояния; - энтальпия образования переходного состоянии, равная энергии активации.

Еще статьи по теме

Особенности экологических проблем шельфовой зоны
Актуальность контрольной работы: человеческий мир осознал себя цельным со всем остальным миром и эта цельность характерна для всех уровней и масштабов его деятельности. Его технологическое могущество породило новые связи в природе и общест ...

Стратегии охраны природы
Человек - один из многочисленных видов животных, обитающих на Земле. Одна из особенностей его в том, что среди прочих видов у него самая сильная средопреобразующая деятельность. В последний век она приобрела такой размах, что встал вопрос ...