Reaktsioon toimub osakeste põrkumisel. Selles kokkupõrkes kannavad osakesed piisavalt energiat vanade sidemete purustamiseks ja uute moodustamiseks. Kuid kuidas saab määratleda reaktsiooni tekkimise kiirust?
Reaktsioonikiirus
Vaadake sellist lihtsat reaktsiooni nagu allpool:
Selles reaktsioonis muudetakse osa reaktiivist A mõneks tooteks B. Reaktsioonikiirust võib näidata A kontsentratsiooni vähenemisena aja jooksul või B suurenemisena aja jooksul. See on kirjutatud:
Kuna A väheneb aja jooksul, on selle määra ees negatiivne märk. Siin väljendatud määrad on keskmine määrad, kuna need on teatud aja jooksul keskmistatud.
Kuidas määrata reaktsioonikiirus?
Reaktsioonikiirus või kiirus, millega reaktsioon toimub, kirjutatakse reaktiivi või toote kontsentratsiooni muutusena aja muutuse kohta, nagu on näidatud eespool.
Selle eksperimentaalseks arvutamiseks peate jälgima kas reagendi või toote kontsentratsiooni aja funktsioonina. Kui olete mõõtmised teinud erinevatel aegadel, saate need väärtused joonistada ja leida reaktsiooni hetkekiirus või joone kalle.
Teeskle, et vaatate reaktsiooni A ja B vahel, mis moodustavad C ja D. Ilmselt sõltub toote moodustumine nii A-st kui ka B-st. Kuid lisades ühe, ütleme B, üleliigse, saate tagada, et kontsentratsioon B jääb põhiliselt konstantseks. Nii ei mõjuta B koguse muutus mõõdetud reaktsioonikiirust.
Seejärel saate joonistada kiiruse A erinevatel kontsentratsioonidel. See võimaldab teil näha, kas määr on proportsionaalne reagentide kontsentratsiooniga.
Öelge seda siis, kui plaanite määr vs. kontsentratsioon A-st annab sirgjoone. See tähendab, et määr on otseselt proportsionaalne A kontsentratsiooniga. Selle tulemusena on suurem A kontsentratsioon, seda suurem määr.
Seda saab esindada sellisena:
Muutujat k tuntakse kiiruskonstandina. See on reaktsiooni kiiruse ja reagentide kontsentratsiooni vaheline proportsionaalsuse konstant. Muutuja k on mitte reageerivate ainete kontsentratsioon. See on kiiruse ja reagendi kontsentratsiooni suhe. Seda väärtust k mõjutab ainult temperatuur.
Kuna kontsentratsiooni mõõdetakse molaarsuses, mõõdetakse kontsentratsiooni muutust M-des, aega aga sekundites. See tähendab, et k ühikud on tavaliselt 1 / s või s-1.
Stöhhiomeetria ja reaktsioonikiirused
Stöhhiomeetria puhul on lihtsad reaktsioonid, nagu komponentide mol / mol suhe, võrdsed. Näiteks kui A pöördub B-ks, kaotatakse üks mol A-d iga valmistatud B-mooli kohta.
Kõik reaktsioonid pole nii lihtsad.
Mõelge järgmisele reaktsioonile:
Iga kord, kui valmistatakse B, kasutatakse 3 mooli A-d. Seda võib väljendada sellisena:
Üldiselt:
Määr on antud järgmiselt:
Mis on intressimäärade seadus?
The määra seadus väljendab reaktsiooni kiiruse suhet kiiruskonstandiga ja reaktiivide kontsentratsiooni, mis on suurendatud mõnevõrra.
Üldise reaktsiooni saamiseks:
Määraseadus on kirjutatud järgmiselt:
A ja B on reaktsioonid. k on kiiruskonstant. x ja y on arvud, mis tuleb määrata katseliselt. Kui x ja y on teada, saab reaktsiooni kiiruse leidmiseks kasutada mis tahes reagendi kontsentratsiooni sisendit.
x ja y on olulised, kuna andke seos reaktiivide A ja B kontsentratsioonide ja reaktsioonikiiruse vahel. Nad annavad ka reaktsioonijärjekord kui need kokku liita. Reaktsioonijärjestus on võimsuse summa, milleni reaktiivi kontsentratsioon kiirusseaduses tõstetakse.
Mis on reaktsiooni järjekord?
Nagu eespool arutletud, on kiirusseadus matemaatiline seos, mis näitab, kuidas reaktiivi kontsentratsiooni muutmine mõjutab reaktsiooni kiirust. Niisiis, kuidas leiate intressimäärade seadust?
Vaadake järgmist vesiniku ja lämmastikhappe reaktsiooni:
Tellimuse leidmiseks peate teadma kursiseaduse eksponente, mis oleks kirjutatud:
Selleks on vaja kasutada andmeid, mis näitavad reaktiivi kontsentratsiooni ja algkiirust.
Mõelge järgmistele andmetele:
| Katse | [H2] | [EI] | Esialgne kiirus (M / s) |
|---|---|---|---|
1 |
3,0x10-3 |
1,0x10-3 |
2,0x10-4 |
2 |
3,0x10-3 |
2,0x10-3 |
8,0x10-4 |
3 |
6,0x10-3 |
2,0x10-3 |
16,0x10-4 |
Iga reaktiivi järjekorra leidmiseks alustage katsete leidmisega, milles muud reagenti hoitakse konstantsena. Näiteks NO järjestuse uurimiseks on abiks katsete 1 ja 2 vaatamine, kuna NO kontsentratsioon kahekordistub, kuid H2 hoitakse pidevalt.
Katsed 1 ja 2 näitavad, et NO kontsentratsiooni kahekordistamisel kiirus neljakordistub. Kirjutage mõlema katse määraseadus järgmiselt:
ja
Võrrandi kahe parempoolse külje suhe on 4, nii et pärast esimese võrrandi jagamist teisega saate:
Nii et y = 2.
Järgmisena leiate järjestuse H suhtes2. Katsed 2 ja 3 näitavad, et H-i kahekordistamine2 kontsentratsioon kahekordistab määra. See tähendab, et reaktsioon toimub esimeses järjekorras H-s2.
Seega on määraseadus:
Eksponentide 1 ja 2 liitmisel saadakse 3, mis tähendab, et reaktsioon on kolmandas järjekorras.
Mõned olulised punktid määraseaduse kohta:
- Keemilisest võrrandist ei leia toorseadusi. Nad peavad alati eksperimentaalselt. Reagentide kontsentratsioonide ja esialgse reaktsioonikiiruse põhjal leiate reaktsioonijärjestuse, nagu ülalpool näidatud, ja leiate ka kiiruskonstandi.
- Nullkorraldusmäära seaduse korral on määr võrdne kiiruskonstandiga.
- Reaktsioonijärjekorra määrab alati reaktiivi kontsentratsioon.
- Reagendi järjestus ei ole seotud tasakaalustatud keemilise võrrandi stöhhiomeetrilise koefitsiendiga.
Mida tähendab reaktsiooni järjekord?
Reaktsiooni järjekord ütleb teile, kuidas kiirus reaktiivi kontsentratsiooniga muutub.
Esimese astme reaktsioonid on reaktsioonid, mille kiirus sõltub reaktiivi kontsentratsioonist esimese võimsuseni. See tähendab, et kui reaktiivi kontsentratsioon kahekordistub, on see ka kiirus.
Paljud lagunemisreaktsioonid on esmajärjekorras. Näitena võib tuua N lagunemise2O5:
Teise järgu reaktsioonid on reaktsioonid, mille kiirus sõltub ühe reaktiivi kontsentratsioonist teise võimsuseni või kahe reaktiivi kontsentratsioonist esimese võimsuseni.
Teise järgu reaktsiooni üks näide on joodi kombinatsioon molekulaarse joodi moodustamiseks gaasifaasis: