Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

СРЕДА MS EXCEL КАК СРЕДСТВО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ

Артеев Д.Н. 1 Зайцева О.С. 1
1 Филиал ТюмГУ в городе Тобольске Тобольск
1. Лосева Н.И. Теория химико-технологических процессов органического синтеза: Методические указания для практических занятий. Часть 2. Тюмень, 2014. 32 с.
2. Лапчик М. П. Численные методы: учеб. пособие для студ. вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 384 с.

Кинетика химического процесса позволяет рассчитать выход целевого продукта и определить оптимальные условия проведения процесса, т.е. выбрать тип реакционного узла и рассчитать оптимальную температуру, начальные концентрации или парциальные давления, отношение реагентов, степень превращения и т.д. [1].

Рассмотрим, как можно решить некоторые задачи из кинетики с использованием Microsoft Excel.

Задача. Определить константу скорости реакции, описываемую уравнением первого порядка (r = kc), если при постоянной температуре получены следующие результаты:

с, моль/л

0,215

0,484

0,613

0,828

0,964

r, моль/л ∙ч

0,111

0,249

0,314

0,421

0,498

В данном задании используется эмпирическая формула первого порядка, в которой присутствует один коэффициент k, который и надо найти. Для нахождения коэффициентов используется метод наименьших квадратов (МНК) – это математический метод, применяемый для решения различных задач, основанный на минимизации суммы квадратов отклонений некоторых функций от искомых переменных [2].

Константа скорости реакции k находится по формуле:

Art.tif

Из результатов таблицы видно, что имеется пять экспериментальных точек (n=5), одна константа (m=1), коэффициент Стьюдента равен 2,8.

Теперь с помощью табличных данных найдем суммы:

missing image file, missing image file.

Для вычисления погрешности нужно вычислить примерное значение величины r по формуле missing image file. Уклонение определяется как квадрат разности между приближенным и точным значениями: missing image file. Сумма квадратов уклонений и есть погрешность решения:

missing image file.

Доверительный интервал ±Δb определяется следующим образом:

missing image file.

Результат решения задачи в табличном процессоре MS Excel представлен на рис. 1.

Art4.tif

Рис.1. Результат решения задачи в Excel

В MS Excel неизвестное при x также можно определить с помощью построения линии тренда первого порядка, соблюдая параметр пересечения кривой с осью OY в начале координат.

Разработанный шаблон в Excel позволяет химику быстро вычислять константу скорости реакции, при этом, не производя никаких математических вычислений самостоятельно. Шаблон экономит время пользователя и не требует от него значительных умственных усилий.


Библиографическая ссылка

Артеев Д.Н., Зайцева О.С. СРЕДА MS EXCEL КАК СРЕДСТВО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ // Международный студенческий научный вестник. – 2015. – № 3-2. ;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=12419 (дата обращения: 03.03.2024).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1,674