როგორ გამოვთვალოთ რეაქციის სიჩქარე

რეაქცია ხდება მაშინ, როდესაც ნაწილაკები ეჯახებიან ერთმანეთს. ამ შეჯახებისას ნაწილაკები საკმარის ენერგიას გადააქვთ ძველი ობლიგაციების გასახსნელად და ახლის შესაქმნელად. მაგრამ როგორ შეგიძლიათ განსაზღვროთ რეაქციის სიჩქარე?

გადახედეთ მარტივ რეაქციას, როგორიც ქვემოთ მოყვანილია:

ამ რეაქციის დროს ზოგიერთი რეაქტივი A გადაიქცევა ზოგიერთ პროდუქტად. რეაქციის სიჩქარე შეიძლება წარმოდგენილი იყოს A– ს კონცენტრაციის შემცირებით ან B– ს ზრდით დროთა განმავლობაში. ეს წერია:

მას შემდეგ, რაც A დროთა განმავლობაში მცირდება, ამ მაჩვენებლის წინაშე უარყოფითი ნიშანია. აქ გამოხატული განაკვეთებია საშუალო განაკვეთები, რადგან ისინი საშუალოდ გარკვეული დროის განმავლობაში არიან

რეაქციის სიჩქარე ან სიჩქარე, რომელზეც ხდება რეაქცია, აწერია, როგორც რეაქტივის ან პროდუქტის კონცენტრაციის ცვლილება დროის ცვლილებაზე, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ.

ექსპერიმენტულად გამოსათვლელად, თქვენ უნდა დააკვირდეთ ან რეაქტიული ნივთიერების კონცენტრაცია ან პროდუქტი, როგორც დროის ფუნქცია. მას შემდეგ რაც გაზომვები გექნებათ სხვადასხვა დროს, შეგიძლიათ მონიშნოთ ეს მნიშვნელობები და იპოვოთ რეაქციის ან ხაზის დახრილობის მომენტალური სიჩქარე.

პრეტენზია, რომ თქვენ ათვალიერებთ A და B რეაქციას, რომელიც ქმნის C- სა და D- ს. ცხადია, პროდუქტის წარმოქმნა დამოკიდებულია როგორც A- ზე, ასევე B- ზე. მაგრამ, თუ დაამატებთ მეტს, ვთქვათ B, შეგიძლიათ დარწმუნდეთ, რომ კონცენტრაცია B რჩება არსებითად მუდმივად. ამ გზით B რაოდენობის ცვლილება გავლენას არ მოახდენს რეაქციის გაზომულ სიჩქარეზე.

ამის შემდეგ, შეგიძლიათ ააწყოთ სიჩქარე A- ს სხვადასხვა კონცენტრაციით. ეს საშუალებას მოგცემთ ნახოთ რამდენად არის პროპორციული სიჩქარე რეაქტივების კონცენტრაციის პროპორციით.

ამბობენ, რომ როდესაც თქვენ გეგმა კურსი კონცენტრაცია A ის იძლევა სწორ ხაზს. ეს ნიშნავს, რომ სიჩქარე პირდაპირპროპორციულია ა-ს კონცენტრაციისა. შედეგად, რაც უფრო მაღალია A კონცენტრაცია, მით უფრო მაღალია სიჩქარე.

ეს შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც ასეთი:

K ცვლადი ცნობილია, როგორც სიჩქარის მუდმივა. ეს არის პროპორციულობის მუდმივი რეაქციის სიჩქარესა და რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციას შორის. ცვლადი k არის არა რეაქტორების კონცენტრაციაზე მოქმედებს. ეს არის სიჩქარისა და რეაქტივის კონცენტრაციის შეფარდება. K ამ მნიშვნელობაზე მხოლოდ ტემპერატურა მოქმედებს.

მას შემდეგ, რაც კონცენტრაცია იზომება მოლარულობაში, კონცენტრაციის ცვლილება იზომება M– ში, ხოლო დრო წამებში იზომება. ეს ნიშნავს, რომ k– ის ერთეულები, როგორც წესი, არის 1 / წმ ან წმ^-1.

სტოიომეტრიისთვის კომპონენტებს შორის მოლის და მოლის თანაფარდობა მსგავსი რეაქციები ტოლია. მაგალითად, როდესაც A ხდება B– ს, B– ს თითოეული მოლისთვის A დაკარგავს A– ს მოლს.

ყველა რეაქცია ასე მარტივი არ არის.

განვიხილოთ შემდეგი რეაქცია:

ყოველ ჯერზე, როდესაც B მზადდება, გამოიყენება 3 მოლი A. ეს შეიძლება გამოიხატოს, როგორც ასეთი:

ზოგადად, რეაქციისთვის:

განაკვეთი მოცემულია შემდეგნაირად:

განაკვეთი კანონი გამოხატავს რეაქციის სიჩქარის კავშირს სიჩქარის მუდმივთან და რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციას გარკვეულ სიმძლავრემდე.

ზოგადი რეაქციისთვის:

განაკვეთი კანონი იწერება შემდეგნაირად:

A და B არის რეაქციები. k არის სიჩქარის მუდმივა. x და y არის რიცხვები, რომლებიც ექსპერიმენტულად უნდა განისაზღვროს. X და y ცნობილი გახდება, ნებისმიერი რეაქტიული კონცენტრაციის შეყვანა შეიძლება გამოყენებულ იქნას რეაქციის სიჩქარის დასადგენად.

x და y მნიშვნელოვანია, რადგან მოცემულია კავშირი A და B რეაქტივების კონცენტრაციასა და რეაქციის სიჩქარეს შორის. მათ ასევე მისცეს რეაქციის ბრძანება როდესაც ერთად დაემატება. რეაქციის ბრძანება არის სიმძლავრის ჯამი, რომელზეც იზრდება რეაქტიული კონცენტრაციები სიჩქარის კანონში.

როგორც ზემოთ ვისაუბრეთ, სიჩქარის კანონი არის მათემატიკური ურთიერთობა, რომელიც აჩვენებს, თუ როგორ მოქმედებს რეაქციის კონცენტრაციის შეცვლა რეაქციის სიჩქარეზე. როგორ შეგიძლიათ იპოვოთ კანონი?

გადახედეთ წყალბადის და აზოტის მჟავას შემდეგ რეაქციას:

იმისათვის, რომ იპოვოთ შეკვეთა, თქვენ უნდა იცოდეთ განაკვეთის კანონის ექსპონენტები, რომლებიც დაწერილი იქნებოდა:

ამისათვის საჭიროა მონაცემების გამოყენება, რომლებიც მიუთითებენ რეაქტორის რეაქციის კონცენტრაციაზე და თავდაპირველ სიჩქარეზე.

განვიხილოთ შემდეგი მონაცემები:

იმისათვის, რომ იპოვოთ წესრიგი თითოეულ რეაქტორთან მიმართებაში, დაიწყეთ ექსპერიმენტების მოძიებით, რომელშიც სხვა რეაქტიული ნივთიერება მუდმივად იმართება. მაგალითად, NO– ს მიმართ ბრძანების გამოსაკვლევად, 1 და 2 ექსპერიმენტის დათვალიერება სასარგებლო იქნება, რადგან NO კონცენტრაცია ორმაგდება, მაგრამ H კონცენტრაცია₂ მუდმივად ტარდება.

1 და 2 ექსპერიმენტი აჩვენებს, რომ NO კონცენტრაციის გაორმაგების შემდეგ, ეს მაჩვენებელი ოთხჯერ იზრდება. დაწერეთ განაკვეთი კანონი ორივე ამ ექსპერიმენტისთვის, როგორც ქვემოთ:

და

განტოლების ორ მარჯვენა მხარეს შორის თანაფარდობაა 4, ასე რომ პირველი განტოლების მეორეზე გაყოფის შემდეგ მიიღებთ:

ასე რომ y = 2.

შემდეგ, შეგიძლიათ იხილოთ შეკვეთა H– ს მიმართ₂. 2 და 3 ექსპერიმენტები მიუთითებს, რომ H გაორმაგება ხდება₂ კონცენტრაცია აორმაგებს მაჩვენებელს. ეს ნიშნავს, რომ რეაქცია პირველი რიგისაა H- ში₂.

ამრიგად, განაკვეთი კანონია:

1 და 2 ექსპონატების ერთად დამატება 3 ნიშნავს, რომ რეაქცია მესამე რიგისაა.

რამდენიმე მნიშვნელოვანი პუნქტი განაკვეთის შესახებ კანონის შესახებ:

1. ნედლეულის კანონები ვერ მოიძებნება ქიმიური განტოლებიდან. Მათ უნდა ყოველთვის გვხვდება ექსპერიმენტულად. რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაციიდან და საწყისი რეაქციის სიჩქარედან შეგიძლიათ იხილოთ რეაქციის თანმიმდევრობა, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ და ასევე ნახავთ სიჩქარეს მუდმივად.
2. ნულოვანი შეკვეთის მაჩვენებლის კანონისთვის ეს მაჩვენებელი ტოლია განაკვეთის მუდმივისა.
3. რეაქციის შეკვეთა ყოველთვის განისაზღვრება რეაქტორის კონცენტრაციით.
4. რეაქტივის რიგი არ უკავშირდება დაბალანსებულ ქიმიურ განტოლებაში სტეიომეტრიულ კოეფიციენტს.

რეაქციის თანმიმდევრობა გიჩვენებთ თუ როგორ იცვლება სიჩქარე რეაქტორის კონცენტრაციასთან ერთად.

პირველი რიგის რეაქციები არის რეაქციები, რომელთა სიჩქარე დამოკიდებულია რეაქტორის კონცენტრაციაზე, რომელიც გაზრდილია პირველ სიმძლავრეზე. ეს ნიშნავს, რომ როდესაც რეაქტივის კონცენტრაცია ორმაგდება, სიჩქარეც იზრდება.

დაშლის მრავალი რეაქცია პირველი რიგისაა. ამის მაგალითია N– ის დაშლა₂ო₅:

მეორე რიგის რეაქციები არის რეაქციები, რომელთა სიჩქარე დამოკიდებულია ერთი რეაქტორის კონცენტრაციაზე მეორე სიმძლავრეზე ან ორი რეაქტორის კონცენტრაციაზე პირველი სიმძლავრის მიმართ.

მეორე რიგის რეაქციის ერთ-ერთი მაგალითია იოდის კომბინაცია გაზის ფაზაში მოლეკულური იოდის შესაქმნელად: