Реакција се јавља када се честице сударе. У овом судару честице преносе довољно енергије да разбију старе везе и стварају нове. Али како можете да дефинишете брзину реакције?
Стопа реакције
Погледајте једноставну реакцију попут ове у наставку:
У овој реакцији се неки реактант А претвара у неки производ Б. Брзина реакције може се представити смањењем концентрације А током времена или као пораст Б током времена. Ово је написано:
Пошто се А временом смањује, испред ове стопе постоји негативни предзнак. Овде изражене стопе су просек стопе јер су просечне током одређеног времена.
Како одредити брзину реакције?
Брзина реакције, или брзина којом се реакција дешава, записује се као промена концентрације реактанта или производа по промени у времену, као што је горе приказано.
Да бисте ово експериментално израчунали, морате пратити или концентрацију реактанта или производа у зависности од времена. Једном када извршите мерења у различито време, тада можете зацртати ове вредности и пронаћи тренутну брзину реакције или нагиб линије.
Претварајте се да гледате реакцију између А и Б, која формира Ц и Д. Очигледно је да настајање производа зависи и од А и од Б. Али, додавањем вишка један, рецимо Б, можете да обезбедите да концентрација од Б остаје у суштини константа. На овај начин промена количине Б неће утицати на измерену брзину реакције.
Затим можете да нацртате брзину при различитим концентрацијама А. То ће вам омогућити да видите да ли је брзина пропорционална концентрацији реактаната.
Реците то кад планирате стопа у односу на концентрација од А даје праву линију. То значи да је стопа директно пропорционална концентрацији А. Као резултат тога, што је већа концентрација А, већа је и стопа.
Ово се може представити као такво:
Варијабла к је позната као константа брзине. То је константа пропорционалности између брзине реакције и концентрације реактаната. Променљива к је не под утицајем концентрације реактаната. То је однос брзине и концентрације реактанта. На ову вредност к утиче само температура.
Пошто се концентрација мери у моларности, промена концентрације се мери у М, док се време мери у секундама. То значи да су јединице за к обично 1 / с или с-1.
Стехиометрија и стопе реакција
За стехиометрију, једноставне реакције попут односа мол / мол између компонената су једнаке. На пример, када се А претвори у Б, један мол А се губи за сваки направљени мол Б.
Нису све реакције тако једноставне.
Размотрите следећу реакцију:
Сваки пут када се направи Б, користе се 3 мола А. Ово се може изразити као такво:
Генерално, за реакцију:
Стопа је дата на следећи начин:
Који је закон о стопи?
Тхе закон о стопи изражава однос брзине реакције према константи брзине и концентрацијама реактаната подигнутим до неке снаге.
За општу реакцију:
Закон о стопи записан је као:
А и Б су реакције. к је константа брзине. к и и су бројеви који мора се одредити експериментално. Једном када су к и и познати, улаз било које концентрације реактанта може се користити за проналажење брзине реакције.
к и и су важни јер дају однос између концентрација реактаната А и Б и брзине реакције. Они такође дају редослед реакције када се саберу. Редослед реакције је збир снаге на коју се повећавају концентрације реактаната у закону брзине.
Који је редослед реакције?
Као што је горе речено, закон брзине је математички однос који вам показује како промена концентрације реактанта утиче на брзину реакције. Па, како можете пронаћи закон о стопи?
Погледајте следећу реакцију водоника и азотне киселине:
Да бисте пронашли поруџбину, морате знати експоненте закона о стопама који би били написани:
То захтева употребу података који указују на концентрацију реактанта и почетну брзину.
Узмите у обзир следеће податке:
| Експеримент | [Х2] | [НЕ] | Почетна брзина (М / с) |
|---|---|---|---|
1 |
3.0к10-3 |
1.0к10-3 |
2.0к10-4 |
2 |
3.0к10-3 |
2.0к10-3 |
8.0к10-4 |
3 |
6.0к10-3 |
2.0к10-3 |
16.0к10-4 |
Да бисте пронашли редослед у односу на сваки реагенс, започните проналажењем експеримената у којима се други реактант држи константним. На пример, за истраживање редоследа у вези са НО, корисно ће бити испитивање експеримента 1 и 2, јер се концентрација НО удвостручује, али концентрација Х2 одржава се константно.
Експерименти 1 и 2 показују да се стопа удвостручавања концентрације НО учетверостручује. Запишите закон о стопи за оба ова експеримента као испод:
и
Однос између две десне стране једначине је 4, па након поделе прве једначине са другом добијате:
Дакле, и = 2.
Даље, можете пронаћи редослед у односу на Х.2. Експерименти 2 и 3 указују да удвостручавање Х.2 концентрација удвостручује стопу. То значи да је реакција првог реда у Х.2.
Стога је закон о стопи:
Збрајањем експонената 1 и 2 даје се 3 што значи да је реакција трећег реда.
Неке важне тачке о закону о стопи:
- Из хемијске једначине се не могу наћи сирови закони. Они морају увек бити експериментално пронађени. Из концентрација реактаната и почетне брзине реакције можете пронаћи редослед реакција као што је приказано горе, а такође и константу брзине.
- За закон о стопи нултог реда стопа је једнака константи стопе.
- Редослед реакције је увек дефинисан концентрацијом реактанта.
- Редослед реактанта се не односи на стехиометријски коефицијент у уравнотеженој хемијској једначини.
Шта значи редослед реакције?
Редослед реакције вам говори како се брзина мења са концентрацијом реактанта.
Реакције првог реда су реакције чија брзина зависи од концентрације реактанта подигнуте на прву степен. То значи да када се концентрација реактанта удвостручи, повећава се и брзина.
Многе реакције разградње су првог реда. Пример је разградња Н.2О.5:
Реакције другог реда су реакције чија брзина зависи од концентрације једног реактанта у другом степену или од концентрације два реактанта у првом степену.
Један пример реакције другог реда је комбинација јода за формирање молекуларног јода у гасној фази: