Kuinka lasketaan reaktionopeus

Reaktio tapahtuu, kun hiukkaset törmäävät. Tässä törmäyksessä hiukkaset siirtävät tarpeeksi energiaa rikkomaan vanhat sidokset ja luomaan uusia. Mutta miten voit määritellä reaktion nopeuden?

Katsokaa yksinkertaista reaktiota, kuten alla oleva:

Tässä reaktiossa osa reagenssista A muutetaan tuotteeksi B. Reaktionopeus voidaan esittää A-konsentraation pienenemisenä ajan myötä tai B: n kasvuna ajan myötä. Tämä on kirjoitettu:

Koska A pienenee ajan myötä, tämän arvon edessä on negatiivinen merkki. Tässä ilmaistut hinnat ovat keskiverto korkoja, koska ne lasketaan keskiarvoksi jonkin aikaa.

Reaktionopeus tai nopeus, jolla reaktio tapahtuu, kirjoitetaan reagenssin tai tuotteen konsentraation muutoksena aikamuutosta kohti, kuten yllä on esitetty.

Tämän laskemiseksi kokeellisesti sinun on seurattava joko reagenssin tai tuotteen pitoisuutta ajan funktiona. Kun mittaukset tehdään eri aikoina, voit piirtää nämä arvot ja löytää reaktion hetkellisen nopeuden tai viivan kaltevuuden.

Teeskentele, että katsot reaktiota A: n ja B: n välillä, joka muodostaa C: n ja D: n. Tuotteen muodostuminen riippuu tietysti sekä A: sta että B: stä. Mutta lisäämällä ylimäärä yhden, sanotaan B, voit varmistaa, että pitoisuus B: n pitoisuus pysyy olennaisesti vakiona. Tällä tavalla B: n määrän muutos ei vaikuta mitattuun reaktionopeuteen.

Sitten voit piirtää nopeuden A: n eri pitoisuuksilla. Tämän avulla voit nähdä, onko nopeus verrannollinen reagenssien pitoisuuteen.

Sano niin, kun juonit korko vs. pitoisuus A: sta se tuottaa suoran viivan. Tämä tarkoittaa, että nopeus on suoraan verrannollinen A: n pitoisuuteen. Seurauksena on, että mitä suurempi A: n pitoisuus on, sitä korkeampi.

Tätä voidaan esittää sellaisenaan:

Muuttuja k tunnetaan nopeusvakiona. Se on suhteellisuusvakio reaktionopeuden ja reagoivien aineiden pitoisuuksien välillä. Muuttuja k on ei reagoivien aineiden pitoisuus vaikuttaa. Se on nopeuden ja reagoivan aineen pitoisuuden suhde. Tähän arvoon k vaikuttaa vain lämpötila.

Koska pitoisuus mitataan molaarisuudessa, pitoisuuden muutos mitataan M: ssä, kun taas aika mitataan sekunteina. Tämä tarkoittaa, että k: n yksiköt ovat yleensä 1 / s tai s^-1.

Stökiometriassa yksinkertaiset reaktiot, kuten komponenttien mol / mol-suhde, ovat samat. Esimerkiksi kun A kääntyy B: ksi, yksi mooli A menetetään jokaista valmistettua B: n moolia kohti.

Kaikki reaktiot eivät ole niin yksinkertaisia.

Harkitse seuraavaa reaktiota:

Joka kerta kun B valmistetaan, käytetään 3 moolia A: ta. Tämä voidaan ilmaista sellaisenaan:

Yleensä reaktiolle:

Määrä annetaan seuraavasti:

korolaki ilmaisee reaktionopeuden suhdetta nopeusvakioon ja reagenssien konsentraatioihin, jotka on nostettu johonkin tehoon.

Yleinen reaktio:

Korkolaki on kirjoitettu seuraavasti:

A ja B ovat reaktioita. k on nopeusvakio. x ja y ovat numeroita, jotka on määritettävä kokeellisesti. Kun x ja y ovat tiedossa, minkä tahansa reagenssipitoisuuden syöttöä voidaan käyttää reaktion nopeuden löytämiseen.

x ja y ovat tärkeitä, koska antosuhde reagoivien aineiden A ja B pitoisuuksien ja reaktionopeuden välillä on annettu. He antavat myös reaktiojärjestys kun ne lisätään yhteen. Reaktiojärjestys on sen tehon summa, johon reaktantin pitoisuudet nopeuslaissa nostetaan.

Kuten edellä keskusteltiin, nopeuslaki on matemaattinen suhde, joka näyttää kuinka reagoivan aineen pitoisuuden muuttaminen vaikuttaa reaktionopeuteen. Joten miten löydät korolain?

Katso seuraava vedyn ja typpihapon reaktio:

Tilauksen löytämiseksi sinun on tiedettävä kirjoitettavan korolain eksponentit:

Tämä edellyttää sellaisten tietojen käyttöä, jotka osoittavat reagoivan aineen pitoisuuden ja alkunopeuden.

Harkitse seuraavia tietoja:

Kunkin reaktantin järjestyksen löytämiseksi aloita etsimällä kokeet, joissa toinen reagenssi pidetään vakiona. Esimerkiksi järjestyksen tutkimiseksi NO: n suhteen kokeiden 1 ja 2 tarkasteleminen on hyödyllistä, koska NO: n pitoisuus kaksinkertaistuu, mutta H₂ pidetään vakiona.

Kokeet 1 ja 2 osoittavat, että NO: n pitoisuuden kaksinkertaistamisen jälkeen nopeus nelinkertaistuu. Kirjoita nopeuslaki molemmille kokeille seuraavasti:

ja

Yhtälön kahden oikean puolen välinen suhde on 4, joten kun olet jakanut ensimmäisen yhtälön toisella, saat:

Joten y = 2.

Seuraavaksi löydät järjestyksen H: n suhteen₂. Kokeet 2 ja 3 osoittavat, että H: n kaksinkertaistaminen₂ pitoisuus kaksinkertaistaa nopeuden. Tämä tarkoittaa, että reaktio on ensiluokkainen H: ssä₂.

Siksi korolaki on:

Eksponenttien 1 ja 2 yhteenlaskeminen antaa 3, mikä tarkoittaa, että reaktio on kolmannen asteen.

Joitakin tärkeitä kohtia korolakista:

1. Raaka lakeja ei löydy kemiallisesta yhtälöstä. Heidän täytyy aina löytyy kokeellisesti. Reagenssien konsentraatioista ja alkuperäisestä reaktionopeudesta löydät yllä olevan reaktiojärjestyksen ja myös vakionopeuden.
2. Nollamääräisen koron laissa korko on sama kuin nopeusvakio.
3. Reaktiojärjestys määräytyy aina reagoivan aineen pitoisuuden perusteella.
4. Reagenssin järjestys ei liity stökiometriseen kertoimeen tasapainotetussa kemiallisessa yhtälössä.

Reaktion järjestys kertoo kuinka nopeus muuttuu reagoivan aineen pitoisuuden kanssa.

Ensimmäisen asteen reaktiot ovat reaktioita, joiden nopeus riippuu ensimmäiseen tehoon nostetusta reagoivan aineen pitoisuudesta. Tämä tarkoittaa, että kun reagoivan aineen pitoisuus kaksinkertaistuu, niin nopeus myös kasvaa.

Monet hajoamisreaktiot ovat ensiluokkaisia. Esimerkki on N: n hajoaminen₂O₅:

Toisen kertaluvun reaktiot ovat reaktioita, joiden nopeus riippuu yhden reaktantin konsentraatiosta toiseen tehoon tai kahden reaktantin konsentraatiosta ensimmäiseen tehoon.

Yksi esimerkki toisen kertaluvun reaktiosta on jodin yhdistelmä molekyylijodin muodostamiseksi kaasufaasissa: