Како израчунати почетну брзину реакције

Кинетика је грана физичке хемије која проучава брзину хемијских реакција. Супротно томе, термодинамика нам говори у ком правцу реакције се преферира, не откривајући њену брзину реакције. Неке реакције могу бити термодинамички наклоњене, али кинетички неповољне.

На пример, у конверзији дијаманта у графит, графит има нижу слободну енергију од дијаманта, па је конверзија термодинамички фаворизована. Међутим, постоји велика препрека за активирање да дијамант разбије и реформише све везе на више стабилна графитна конфигурација, па је ова реакција кинетички неповољна и заправо се неће догодити.

Стопа реакције

Тхе брзина реакције је мера брзине стварања производа и потрошње реактаната, па га можете одредити мерењем промене концентрације производа или реактаната током одређеног временског периода. Размотримо општу хемијску реакцију:

аА + бБ> цЦ + дД

Брзина реакције може се записати као:

Брзина реакције

•••Измењено из 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

instagram story viewer

На пример, брзина реакције за:

2 НЕ (г) + 2 Х.2 (г)> Н.2(г) + 2Х2О (г)

даје

Стопа реакције-пример

•••Адаптиран од 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

Да бисте експериментом утврдили брзину ове реакције, можете измерити концентрацију Х2 у различито време реакције и распоредите је према времену на следећи начин:

Табела 1: Концентрација Х2 у односу на време

•••Измењено из 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

Графикон 1: Концентрација Х2 у односу на време

•••Измењено из 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

Тхе просечна брзина реакције је апроксимација брзине реакције у временском интервалу и може се означити са:

Просечна брзина реакције

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

Тхе тренутна брзина реакције се дефинише као брзина реакције у неком тренутку. То је диференцијална стопа и може се изразити:

Тренутна брзина реакције

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

Где је д [Х.2] / дт је нагиб криве концентрације Х2 наспрам времена у времену т.

Тхе почетна брзина реакције је тренутна брзина на почетку реакције, када је т = 0. У овом случају, јединица за просечну тренутну и почетну брзину реакције је М / с.

Оцените закон

У већини случајева, брзина реакције зависи од концентрације различитих реактаната у тренутку т. На пример, у већој концентрацији свих реактаната, реактанти се чешће сударају и резултирају бржом реакцијом. Однос између брзине реакције ν (т) и концентрација дефинисан је као закон о стопи. А закон брзине за општу хемијску реакцију аА + бБ> цЦ + дД је:

Оцените закон

•••Измењено из 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)

Где је к константа брзине, а снага к и и је ред реакције у односу на реактант А и Б. Закон брзине мора се одредити експериментално и не може се извести само из стехиометрије уравнотежене хемијске реакције.

Метод почетних цена

Закон о стопи може одредити метода почетних стопа. У овој методи, експеримент се изводи више пута, мењајући само концентрацију једног реактанта за сваку серију, а остале променљиве одржава константним. Брзина реакције мери се за сваку серију да би се одредио редослед сваког реактанта у закону брзине.

На пример, узмите у обзир следеће почетне податке о брзини реакције:

2 НЕ (г) + 2 Х.2 (г)> Н.2(г) + 2Х2О (г)

Метод почетних стопа

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

За испитивања 1 и 3 концентрација НО се одржава константном, док концентрација Х2 је удвостручен. Као резултат, почетна брзина реакције се такође удвостручила (замислите као 21), па можете закључити и = 1. За испитивања 1 и 2 концентрација НО се удвостручује, док се концентрација Х.2 остаје константан. Резултат ове промене је да се почетна стопа учетворостручила (замислите као 22). Стога можете закључити к = 2.

Стога је закон о стопи за ову реакцију:

Закон о стопи за 2 НО (г) + 2 Х2 (г)> Н2 (г) + 2 Х2О (г)

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

И реакција је првог реда у Х2 и друга наруџба у НО.

Teachs.ru
  • Објави
instagram viewer