반응 속도를 계산하는 방법

입자가 충돌하면 반응이 발생합니다. 이 충돌에서 입자는 오래된 결합을 끊고 새로운 결합을 만들기에 충분한 에너지를 전달합니다. 그러나 반응이 발생하는 속도를 어떻게 정의 할 수 있습니까?

다음과 같은 간단한 반응을 살펴보십시오.

이 반응에서 일부 반응물 A는 일부 생성물 B로 바뀝니다. 반응 속도는 시간에 따른 A의 농도 감소 또는 시간에 따른 B의 증가로 나타낼 수 있습니다. 다음과 같이 작성되었습니다.

A는 시간이 지남에 따라 감소하기 때문에이 비율 앞에 음의 부호가 있습니다. 여기에 표시된 요금은 다음과 같습니다. 평균 일정 시간 동안 평균화되기 때문입니다.

반응 속도 또는 반응이 일어나는 속도는 위에 표시된 것처럼 시간 변화에 따른 반응물 또는 생성물의 농도 변화로 기록됩니다.

이것을 실험적으로 계산하기 위해서는 반응물 또는 생성물의 농도를 시간 함수로 모니터링해야합니다. 다른 시간에 측정 한 후에는 이러한 값을 플로팅하고 반응의 순간 속도 또는 선의 기울기를 찾을 수 있습니다.

C와 D를 형성하는 A와 B 사이의 반응을보고 있다고 가정 해보십시오. 분명히 제품의 형성은 A와 B 모두에 달려 있습니다. 그러나 B를 초과하는 것을 추가하면 집중 B의 기본적으로 일정하게 유지됩니다. 이런 식으로 B 양의 변화는 측정 된 반응 속도에 영향을 미치지 않습니다.

그런 다음 A의 다른 농도에서 속도를 플로팅 할 수 있습니다. 이를 통해 속도가 반응물의 농도에 비례하는지 확인할 수 있습니다.

음모를 꾸밀 때 비율 대 집중 A의 직선을 산출합니다. 이것은 비율이 A의 농도에 정비례한다는 것을 의미합니다. 결과적으로 A의 농도가 높을수록 비율이 높아집니다.

이것은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

변수 k는 속도 상수로 알려져 있습니다.. 반응 속도와 반응물 농도 사이의 비례 상수입니다. 변수 k는 아니 반응물의 농도에 영향을받습니다. 속도와 반응물 농도의 비율입니다. 이 값 k는 온도의 영향을받습니다.

농도는 몰 농도로 측정되기 때문에 농도 변화는 M 단위로 측정되고 시간은 초 단위로 측정됩니다. 이것은 k의 단위가 일반적으로 1 / s 또는 s임을 의미합니다.^-1.

화학 양론의 경우 구성 요소 간의 몰 대 몰 비율과 같은 간단한 반응은 동일합니다. 예를 들어, A가 B로 바뀌면 만들어진 B 1 몰당 A 1 몰이 손실됩니다.

모든 반응이 이렇게 간단하지는 않습니다.

다음 반응을 고려하십시오.

B를 만들 때마다 3 몰의 A가 사용됩니다. 이것은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.

일반적으로 반응의 경우 :

요금은 다음과 같이 제공됩니다.

그만큼 비율 법 반응 속도와 속도 상수의 관계를 나타냅니다.

일반적인 반응 :

요 율법은 다음과 같이 작성됩니다.

A와 B는 반응입니다. k는 속도 상수입니다. x와 y는 실험적으로 결정되어야 함. x와 y가 알려지면 반응 속도를 찾기 위해 모든 반응물 농도의 입력을 사용할 수 있습니다.

x와 y는 반응물 A와 B의 농도와 반응 속도 사이의 관계를 제공하기 때문에 중요합니다. 그들은 또한 반응 순서 함께 추가 할 때. 반응 차수는 속도 법칙에서 반응물 농도가 증가하는 힘의 합입니다.

위에서 논의한 바와 같이 속도 법칙은 반응물 농도의 변화가 반응 속도에 어떻게 영향을 미치는지 보여주는 수학적 관계입니다. 그렇다면 요 율법을 어떻게 찾을 수 있습니까?

수소와 질산의 다음 반응을 살펴보십시오.

순서를 찾으려면 다음과 같이 쓰여질 비율 법칙의 지수를 알아야합니다.

이를 위해서는 반응물 농도와 초기 속도를 나타내는 데이터를 사용해야합니다.

다음 데이터를 고려하십시오.

각 반응물에 대한 순서를 찾으려면 다른 반응물이 일정하게 유지되는 실험을 찾는 것으로 시작하십시오. 예를 들어 NO에 대한 순서를 조사하기 위해서는 실험 1과 2를 보면 NO의 농도는 두 배가되지만 H의 농도는 두 배가되기 때문에 도움이 될 것입니다.₂ 일정하게 유지됩니다.

실험 1과 2는 NO 농도를 두 배로 늘리면 속도가 네 배가된다는 것을 보여줍니다. 이 두 실험에 대한 비율 법칙을 아래와 같이 작성하십시오.

과

방정식의 두 우변의 비율은 4이므로 첫 번째 방정식을 두 번째 방정식으로 나눈 후 다음을 얻습니다.

그래서 y = 2.

다음으로 H에 대한 순서를 찾을 수 있습니다.₂. 실험 2와 3은 H₂ 집중하면 속도가 두 배가됩니다. 이것은 반응이 H에서 첫 번째 순서임을 의미합니다.₂.

따라서 비율 법칙은 다음과 같습니다.

지수 1과 2를 더하면 3은 반응이 3 차라는 의미입니다.

요 율법에 대한 몇 가지 중요한 사항 :

1. 화학 방정식에서는 원시 법칙을 찾을 수 없습니다. 그들은 반드시 항상 실험적으로 발견됩니다. 반응물의 농도와 초기 반응 속도에서 위와 같이 반응 순서를 찾을 수 있으며 속도 상수도 찾을 수 있습니다.
2. 0 차 비율 법칙의 경우 비율은 비율 상수와 같습니다.
3. 반응 순서는 항상 반응물 농도에 의해 정의됩니다.
4. 반응물의 순서는 균형 화학 방정식의 화학 양론 계수와 관련이 없습니다.

반응의 순서는 반응물 농도에 따라 속도가 어떻게 변하는 지 알려줍니다.

1 차 반응은 반응 속도가 1 승으로 올라간 반응물 농도에 따라 달라지는 반응입니다. 이것은 반응물의 농도가 두 배가 될 때 속도도 증가한다는 것을 의미합니다.

많은 분해 반응이 1 차입니다. 예는 N의 분해입니다.₂영형₅:

2 차 반응은 하나의 반응물에 대한 두 번째 힘의 농도 또는 각각 두 개의 반응물에 대한 첫 번째 힘의 농도에 따라 속도가 달라지는 반응입니다.

2 차 반응의 한 예는 기체상에서 분자 요오드를 형성하기위한 요오드의 조합입니다.