초기 반응 속도를 계산하는 방법

운동학은 화학 반응의 속도를 연구하는 물리 화학의 한 분야입니다. 반대로 열역학은 반응 속도를 밝히지 않고 반응 방향이 선호되는 방향을 알려줍니다. 일부 반응은 열역학적으로 선호 될 수 있지만 동 역학적으로 선호되지 않습니다.

예를 들어, 다이아몬드를 흑연으로 변환 할 때 흑연은 다이아몬드보다 자유 에너지가 낮기 때문에 열역학적으로 변환이 선호됩니다. 그러나 다이아몬드가 모든 결합을 깨고 개혁하는 데에는 큰 활성화 장벽이 있습니다. 따라서이 반응은 동 역학적으로 불리하며 실제로 발생하지 않습니다.

그만큼 반응 속도 제품이 얼마나 빨리 형성되고 반응물이 소비되는지를 측정 한 것이므로 일정 기간 동안 제품 또는 반응물의 농도 변화를 측정하여 결정할 수 있습니다. 일반적인 화학 반응을 고려하십시오.

aA + bB> cC + dD

반응 속도는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

•••다음에서 수정 https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Reaction_Rates/Experimental_Determination_of_Kinetcs/Measuring_Reaction_Rates

예를 들어 다음에 대한 반응 속도 :

2 NO (g) + 2H₂ (g)> N₂(g) + 2 시간₂O (g)

~에 의해 주어진다

•••에서 적응 https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Reaction_Rates/Experimental_Determination_of_Kinetcs/Measuring_Reaction_Rates

실험을 통해이 반응의 속도를 결정하기 위해 H의 농도를 측정 할 수 있습니다.₂ 반응의 다른 시간에 다음과 같이 시간에 대해 플롯합니다.

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그만큼 평균 반응 속도 시간 간격에 따른 반응 속도의 근사치이며 다음과 같이 표시 될 수 있습니다.

•••다음에서 수정 https://www.chem.purdue.edu/gchelp/howtosolveit/Kinetics/CalculatingRates.html#InitialRate

그만큼 즉각적인 반응 속도 특정 순간의 반응 속도로 정의됩니다. 차동 비율이며 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

•••다음에서 수정 https://www.chem.purdue.edu/gchelp/howtosolveit/Kinetics/CalculatingRates.html#InitialRate

여기서 d [H₂] / dt는 H 농도 곡선의 기울기입니다.₂ 시간 t에서의 시간 대비.

그만큼 초기 반응 속도 t = 0 일 때 반응 시작시의 순간 속도입니다. 이 경우 단위 평균, 순간 및 초기 반응 속도는 M / s입니다.

대부분의 경우 반응 속도는 시간 t에서 다양한 반응물의 농도에 따라 달라집니다. 예를 들어, 모든 반응물의 농도가 높을수록 반응물이 더 자주 충돌하여 반응이 빨라집니다. 반응 속도 ν (t)와 농도 사이의 관계는 다음과 같이 정의됩니다. 비율 법. 일반 화학 반응 aA + bB> cC + dD에 대한 비율 법칙은 다음과 같습니다.

•••다음에서 수정 https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Ancillary_Materials/Laboratory_Experiments/Wet_Lab_Experiments/General_Chemistry_Labs/Online_Chemistry_Lab_Manual/Chem_12_Experiments/01%3A_Chemical_Kinetics_-_The_Method_of_Initial_Rates_(Experiment)

여기서 k는 속도 상수이고 거듭 제곱 x 및 y는 주문 반응물 A와 B에 대한 반응의. 비율 법칙은 실험적으로 결정되어야하며 균형 잡힌 화학 반응의 화학량 론만으로 추론 할 수 없습니다.

요 율법은 다음에 의해 결정될 수 있습니다. 초기 요율 방법. 이 방법에서는 실험이 여러 번 수행되며 다른 변수는 일정하게 유지하면서 각 실행에 대해 하나의 반응물의 농도 만 변경합니다. 반응 속도는 속도 법칙에서 각 반응물의 순서를 결정하기 위해 각 실행에 대해 측정됩니다.

예를 들어 반응에 대한 다음 초기 비율 데이터를 고려하십시오.

2 NO (g) + 2H₂ (g)> N₂(g) + 2 시간₂O (g)

•••에서 적응 https://www.chemteam.info/Kinetics/WS-Kinetics-method-of-initial-rates.html

실험 1과 3의 경우 NO의 농도는 일정하게 유지되고 H의 농도는₂ 두 배입니다. 결과적으로 초기 반응 속도도 두 배로 증가했습니다 (2¹)이므로 y = 1이라는 결론을 내릴 수 있습니다. 실험 1과 2의 경우 NO의 농도는 두 배가되고 H의 농도는₂ 일정하게 유지됩니다. 이러한 변화의 결과로 초기 비율이 4 배 증가했습니다 (2²). 따라서 x = 2로 결론을 내릴 수 있습니다.

따라서이 반응의 속도 법칙은 다음과 같습니다.

•••에서 적응 https://www.chemteam.info/Kinetics/WS-Kinetics-method-of-initial-rates.html

그리고 반응은 첫 주문 H에서₂ 과 두 번째 순서 아니.