Szybkość dowolnej reakcji to szybkość, z jaką składniki angażują się w określoną reakcję, tworząc nowy wynik (na przykład związek lub osad). Z drugiej strony, kolejność reakcji to współczynnik zastosowany do każdego składnika przy obliczaniu szybkości reakcji. Prawo kinetyczne jest matematycznym wyrażeniem szybkości reakcji, a to może zająć kilka form: średnia szybkość w czasie, chwilowa szybkość w dowolnym punkcie i początkowa szybkość reakcji.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Kolejność reakcji należy określić doświadczalnie przy użyciu początkowych stężeń składników i testowanie, aby zobaczyć, jak zmiana ich stężenia lub ciśnienia wpływa na produkcję produktu wynikowego produkt.
Szybkość reakcji może pozostawać stała lub zmieniać się w czasie i może mieć na nią wpływ stężenie każdego składnika lub tylko jedno lub dwa. Stężenia te mogą zmieniać się w czasie w miarę postępu reakcji, tak że zmienia się szybkość reakcji i zmienia się sama szybkość zmian. Szybkość reakcji może się również zmieniać w zależności od innych, bardziej niejasnych czynników, takich jak powierzchnia dostępna dla odczynnika, która również może się zmieniać w czasie.
Porządek reakcji
Gdy szybkość reakcji zmienia się bezpośrednio ze stężeniem jednego składnika, mówi się, że jest to reakcja pierwszego rzędu. W sensie świeckim wielkość ogniska zależy od tego, ile drewna na nie włożysz. Gdy szybkość reakcji zmienia się wraz ze stężeniem dwóch składników, jest to reakcja drugiego rzędu. Ujmując rzecz matematycznie, „suma wykładników w równaniu kinetycznym jest równa dwóm”.
Co oznacza reakcja zerowego rzędu
Gdy szybkość reakcji w ogóle nie zmienia się w zależności od stężenia któregokolwiek z odczynników, mówi się, że jest to reakcja zerowego lub zerowego rzędu. W takim przypadku szybkość reakcji dla dowolnej konkretnej reakcji jest po prostu równa stałej szybkości, reprezentowanej przez k. Reakcja zerowego rzędu jest wyrażona w postaci r= k, gdzie r to szybkość reakcji i k jest stałą szybkości. Gdy wykres w funkcji czasu, linia wskazująca na obecność odczynników opada w linii prostej, a linia wskazująca na obecność produktu idzie w górę w linii prostej. Nachylenie linii zmienia się w zależności od konkretnej reakcji, ale szybkość deklinacji A (gdzie A jest składnikiem) jest równa szybkości wzrostu C (gdzie C jest iloczynem).
Innym bardziej szczegółowym terminem jest reakcja pseudo zerowego rzędu, ponieważ nie jest to model doskonały. Gdy stężenie jednego składnika w wyniku samej reakcji spadnie do zera, reakcja ustaje. Tuż przed tym punktem wskaźnik zachowuje się bardziej jak typowa reakcja pierwszego lub drugiego rzędu. To jest niezwykłe, ale nie rzadkie przypadek kinetyki, zwykle spowodowany przez jakiś sztuczny lub w inny sposób nietypowy stan, taki jak an przytłaczająca przewaga jednego składnika lub, z drugiej strony, sztuczny niedobór innego składnik. Pomyśl o przypadku, w którym duża część pewnego składnika jest obecna, ale nie jest dostępna do reakcji, ponieważ ma ograniczoną powierzchnię reakcji.
Znajdowanie kolejności reakcji i stałej szybkości
Prawo stawki k musi być określony eksperymentalnie. Ustalenie szybkości reakcji jest proste; to rzeczy z prawdziwego świata, a nie algebra. Jeżeli stężenie składników początkowych maleje liniowo z czasem lub stężenie produktu rośnie liniowo z czasem, to mamy reakcję zerowego rzędu. Jeśli tak nie jest, masz do zrobienia matematykę.
Eksperymentalnie, ustalasz k używając początkowych stężeń lub ciśnień składników, a nie średniej, ponieważ obecność powstałego produktu w miarę upływu czasu może wpływać na szybkość reakcji. Następnie ponownie przeprowadzasz eksperyment, zmieniając początkowe stężenie A lub B i obserwujesz zmianę, jeśli w ogóle, w wypadkowej szybkości produkcji C, produktu. Jeśli nie ma zmiany, masz reakcję zerowego rzędu. Jeśli szybkość zmienia się bezpośrednio ze stężeniem A, masz reakcję pierwszego rzędu. Jeśli zmienia się z kwadratem A, masz reakcję drugiego rzędu i tak dalej.
Jest dobra film wyjaśniający na YouTube.
Mając trochę czasu w laboratorium, stanie się oczywiste, czy masz zerowe, pierwsze, drugie lub bardziej skomplikowane prawo kinetyczne. Zawsze używaj początkowych stawek składników do swoich obliczeń i w ramach dwóch lub trzech wariantów (podwojenie i na przykład potrojenie ciśnienia danego elementu), stanie się jasne, z czym masz do czynienia.