Při srážce částic dojde k reakci. Při této srážce částice přenášejí dostatek energie, aby rozbily staré vazby a vytvořily nové. Jak ale můžete definovat rychlost reakce?
Rychlost reakce
Podívejte se na jednoduchou reakci, jako je ta níže:
Při této reakci se část reaktantu A změní na část produktu B. Rychlost reakce může být reprezentována poklesem koncentrace A v průběhu času nebo zvýšením B v čase. Toto je napsáno:
Jelikož A v průběhu času klesá, je před touto sazbou záporné znaménko. Zde uvedené sazby jsou průměrný sazby, protože jsou zprůměrovány po určitou dobu.
Jak určíte rychlost reakce?
Reakční rychlost nebo rychlost, při které k reakci dochází, se zapisuje jako změna koncentrace reaktantu nebo produktu na změnu v čase, jak je uvedeno výše.
Chcete-li to experimentálně vypočítat, musíte sledovat buď koncentraci reaktantu nebo produktu jako funkci času. Jakmile budete mít měření v různých časech, můžete tyto hodnoty vykreslit a zjistit okamžitou rychlost reakce nebo sklon přímky.
Předstírejte, že se díváte na reakci mezi A a B, která tvoří C a D. Je zřejmé, že tvorba produktu závisí jak na A, tak na B. Ale přidáním přebytku jednoho, řekněme B, můžete zajistit, že
Poté můžete vykreslit rychlost při různých koncentracích A. To vám umožní zjistit, zda je rychlost úměrná koncentraci reaktantů.
Řekněte to, když plánujete sazba vs. koncentrace A získá přímku. To znamená, že rychlost je přímo úměrná koncentraci A. Výsledkem je, že čím vyšší je koncentrace A, tím vyšší je rychlost.
Lze to vyjádřit například takto:
Proměnná k je známá jako rychlostní konstanta. Je to konstanta úměrnosti mezi rychlostí reakce a koncentracemi reaktantů. Proměnná k je ne ovlivněna koncentrací reaktantů. Je to poměr rychlosti a koncentrace reaktantu. Tato hodnota k je ovlivněna pouze teplotou.
Protože se koncentrace měří v molaritě, změna koncentrace se měří v M, zatímco čas se měří v sekundách. To znamená, že jednotky pro k jsou obvykle 1 / s nebo s-1.
Stechiometrie a reakční rychlosti
Pro stechiometrii jsou jednoduché reakce, jako je molární molární poměr mezi složkami, stejné. Například, když se A obrátí na B, ztratí se jeden mol A za každý mol B vyrobené.
Ne všechny reakce jsou tak jednoduché.
Zvažte následující reakci:
Pokaždé, když se vyrobí B, použijí se 3 moly A. Lze to vyjádřit například takto:
Obecně platí, že pro reakci:
Sazba je uvedena následovně:
Co je zákon o sazbách?
The zákon o sazbách vyjadřuje vztah rychlosti reakce k rychlostní konstantě a koncentrací reaktantů zvýšených na určitou sílu.
Obecná reakce:
Zákon o sazbách je psán jako:
A a B jsou reakce. k je rychlostní konstanta. xay jsou čísla, která musí být stanoveno experimentálně. Jakmile jsou známa x a y, lze k určení rychlosti reakce použít vstup jakékoli koncentrace reaktantu.
xay jsou důležité, protože dávají vztah mezi koncentracemi reaktantů A a B a rychlostí reakce. Dávají také reakční pořadí když se sčítají. Pořadí reakce je součet síly, na kterou se zvyšují koncentrace reaktantů v zákoně rychlosti.
Jaký je pořadí reakce?
Jak bylo diskutováno výše, zákon o rychlosti je matematický vztah, který vám ukáže, jak změna koncentrace reaktantů ovlivňuje rychlost reakce. Jak tedy najdete zákon o sazbách?
Podívejte se na následující reakci vodíku a kyseliny dusičné:
Chcete-li najít objednávku, potřebujete znát exponenty zákonu o sazbách, který by byl napsán:
To vyžaduje použití údajů, které indikují koncentraci reaktantů a počáteční rychlost.
Zvažte následující data:
| Experiment | [H2] | [NE] | Počáteční rychlost (M / s) |
|---|---|---|---|
1 |
3,0x10-3 |
1,0x10-3 |
2,0 x 10-4 |
2 |
3,0x10-3 |
2,0 x 10-3 |
8,0 x 10-4 |
3 |
6,0x10-3 |
2,0 x 10-3 |
16,0x10-4 |
Chcete-li najít pořadí vzhledem ke každému reaktantu, začněte hledáním experimentů, ve kterých je druhý reaktant udržován konstantní. Například pro prozkoumání pořadí s ohledem na NO bude užitečné podívat se na experiment 1 a 2, protože koncentrace NO se zdvojnásobuje, ale koncentrace H2 je konstantní.
Experiment 1 a 2 ukazují, že při zdvojnásobení koncentrace NO se rychlost zčtyřnásobí. Zákon o sazbě pro oba tyto experimenty napište níže:
a
Poměr mezi dvěma pravými stranami rovnice je 4, takže po rozdělení první rovnice druhou získáte:
Takže y = 2.
Dále můžete najít objednávku s ohledem na H2. Pokusy 2 a 3 naznačují, že zdvojnásobení H2 koncentrace zdvojnásobuje rychlost. To znamená, že reakce je prvního řádu v H2.
Zákon o sazbách je tedy:
Sečtením exponentů 1 a 2 získáte 3, což znamená, že reakce je třetího řádu.
Některé důležité body týkající se zákona o sazbách:
- Surové zákony nelze najít z chemické rovnice. Oni musí vždy lze nalézt experimentálně. Z koncentrací reaktantů a počáteční reakční rychlosti můžete najít reakční pořadí, jak je uvedeno výše, a také najít rychlostní konstantu.
- Pro zákon o rychlosti nulového řádu je rychlost rovna konstantní rychlosti.
- Pořadí reakce je vždy definováno koncentrací reaktantu.
- Pořadí reaktantu nesouvisí se stechiometrickým koeficientem ve vyvážené chemické rovnici.
Co znamená pořadí reakce?
Pořadí reakce vám říká, jak se rychlost mění s koncentrací reaktantů.
Reakce prvního řádu jsou reakce, jejichž rychlost závisí na koncentraci reaktantu zvýšené na první sílu. To znamená, že když se koncentrace reaktantu zdvojnásobí, tak i rychlost.
Mnoho rozkladných reakcí je prvního řádu. Příkladem je rozklad N2Ó5:
Reakce druhého řádu jsou reakce, jejichž rychlost závisí na koncentraci jednoho reaktantu na druhém výkonu nebo na koncentracích dvou reaktantů na prvním výkonu.
Jedním příkladem reakce druhého řádu je kombinace jodu za vzniku molekulárního jodu v plynné fázi: