Реакция възниква, когато частиците се сблъскат. При този сблъсък частиците пренасят достатъчно енергия, за да разрушат старите връзки и да създадат нови. Но как можете да определите скоростта, с която се появява реакцията?
Скоростта на реакция
Погледнете проста реакция като тази по-долу:
В тази реакция част от реагента А се превръща в продукт В. Скоростта на реакцията може да бъде представена чрез намаляване на концентрацията на А с течение на времето или като увеличаване на В с течение на времето. Това е написано:
Тъй като А намалява с течение на времето, има отрицателен знак пред тази скорост. Тарифите, изразени тук, са средно аритметично ставки, тъй като те са осреднени за определен период от време.
Как определяте скоростта на реакция?
Скоростта на реакцията или скоростта, при която се осъществява реакцията, се записва като промяна в концентрацията на реагент или продукт за промяна във времето, както е показано по-горе.
За да се изчисли това експериментално, трябва да наблюдавате или концентрацията на реагента или продукта като функция от времето. След като направите измервания по различно време, можете да нанесете тези стойности и да намерите моментната скорост на реакцията или наклона на линията.
Преструвайте се, че разглеждате реакцията между А и В, която образува С и D. Очевидно образуването на продукта зависи както от А, така и от Б. Но, като добавите излишък от един, да речем B, можете да гарантирате, че концентрация на В остава по същество постоянен. По този начин промяната в количеството В няма да повлияе на измерената скорост на реакцията.
След това можете да начертаете скоростта при различни концентрации на А. Това ще ви позволи да видите дали скоростта е пропорционална на концентрацията на реагентите.
Кажете това, когато планирате заговор процент спрямо концентрация от A дава права линия. Това означава, че скоростта е право пропорционална на концентрацията на А. В резултат на това, колкото по-висока е концентрацията на А, толкова по-висока е скоростта.
Това може да бъде представено като такова:
Променливата k е известна като константа на скоростта. Това е константа на пропорционалност между скоростта на реакцията и концентрациите на реагентите. Променливата k е не засегнати от концентрацията на реагентите. Това е съотношение на скоростта и концентрацията на реагента. Тази стойност k се влияе само от температурата.
Тъй като концентрацията се измерва в моларност, промяната в концентрацията се измерва в М, докато времето се измерва в секунди. Това означава, че мерните единици за k обикновено са 1 / s или s-1.
Стехиометрия и скорост на реакция
За стехиометрията прости реакции като съотношението мол към мол между компонентите са равни. Например, когато А се превърне в В, се губи по един мол от А за всеки направен мол от В.
Не всички реакции са толкова прости.
Помислете за следната реакция:
Всеки път, когато се прави В, се използват 3 мола от А. Това може да се изрази като такова:
Като цяло, за реакцията:
Цената е дадена, както следва:
Какъв е законът за ставката?
The ставка закон изразява връзката на скоростта на реакцията с константата на скоростта и концентрациите на реагентите, повишени до известна степен.
За обща реакция:
Законът за лихвения процент е написан като:
А и В са реакциите. k е константата на скоростта. x и y са числа, които трябва да се определи експериментално. След като x и y са известни, въвеждането на всяка концентрация на реагент може да се използва за намиране на скоростта на реакцията.
x и y са важни, тъй като дават връзка между концентрациите на реагентите А и В и скоростта на реакцията. Те също така дават ред за реакция когато се съберат. Редът на реакцията е сумата от степента, до която се повишават концентрациите на реагентите в закона за скоростта.
Какъв е редът на реакцията?
Както беше обсъдено по-горе, законът за скоростта е математическа връзка, която ви показва как променящата се концентрация на реагента влияе върху скоростта на реакцията. И така, как можете да намерите закона за ставката?
Обърнете внимание на следната реакция на водород и азотна киселина:
За да намерите поръчката, трябва да знаете степента на закона за лихвения процент, който би бил написан:
Това изисква използване на данни, които показват концентрацията на реагента и началната скорост.
Обмислете следните данни:
| Експериментирайте | [H2] | [НЕ] | Начална скорост (M / s) |
|---|---|---|---|
1 |
3.0x10-3 |
1,0x10-3 |
2.0x10-4 |
2 |
3.0x10-3 |
2.0x10-3 |
8,0х10-4 |
3 |
6,0х10-3 |
2.0x10-3 |
16,0х10-4 |
За да намерите реда по отношение на всеки реагент, започнете с намирането на експериментите, при които другият реагент се поддържа постоянен. Например, за проучване на реда по отношение на NO, разглеждането на експерименти 1 и 2 ще бъде полезно, тъй като концентрацията на NO се удвоява, но концентрацията на H2 се държи постоянно.
Експеримент 1 и 2 показват, че при удвояване на концентрацията на NO скоростта се утроява. Напишете закона за тарифата и за двата експеримента, както е показано по-долу:
и
Съотношението между двете десни страни на уравнението е 4, така че след разделяне на първото уравнение на второто, получавате:
Така че y = 2.
След това можете да намерите реда по отношение на H2. Експерименти 2 и 3 показват, че удвояването на H2 концентрацията удвоява скоростта. Това означава, че реакцията е от първи ред в Н2.
По този начин законът за ставката е:
Събирането на експонентите 1 и 2 дава 3, което означава, че реакцията е от трети ред.
Някои важни моменти относно закона за лихвените проценти:
- Необработени закони не могат да бъдат намерени от химическото уравнение. Те трябва винаги да бъдат открити експериментално. От концентрациите на реагентите и първоначалната скорост на реакцията можете да намерите реда на реакцията, както е показано по-горе, а също така да намерите константата на скоростта.
- За закона за нормата на нулев ред скоростта е равна на константата на скоростта.
- Редът на реакцията винаги се определя от концентрацията на реагента.
- Редът на реагента не се отнася до стехиометричния коефициент в балансираното химично уравнение.
Какво означава редът на реакцията?
Редът на реакцията ви казва как скоростта се променя с концентрацията на реагента.
Реакции от първи ред са реакции, чиято скорост зависи от концентрацията на реагента, повишена до първата степен. Това означава, че когато концентрацията на реагента се удвои, скоростта също.
Много реакции на разлагане са от първи ред. Пример е разлагането на N2О5:
Реакции от втори ред са реакции, чиято скорост зависи от концентрацията на един реагент към втората степен или от концентрацията на два реагента, всеки до първата степен.
Един пример за реакция от втори ред е комбинацията от йод за образуване на молекулен йод в газовата фаза: