Reaksiyon Hızı Nasıl Hesaplanır

Parçacıklar çarpıştığında bir reaksiyon meydana gelir. Bu çarpışmada parçacıklar, eski bağları kırmak ve yenilerini oluşturmak için yeterli enerjiyi transfer eder. Fakat bir reaksiyonun meydana gelme hızını nasıl tanımlayabilirsiniz?

Aşağıdaki gibi basit bir reaksiyona bir göz atın:

Bu reaksiyonda, bazı reaktif A, bazı B ürünlerine dönüştürülür. Reaksiyon hızı, zamanla A konsantrasyonunda bir azalma veya zamanla B'nin artması olarak temsil edilebilir. Bu yazılmıştır:

A zamanla azaldığı için bu oranın önünde eksi işareti vardır. Burada ifade edilen oranlar ortalama oranları çünkü belirli bir süre boyunca ortalamaları alınıyor.

Reaksiyon hızı veya reaksiyonun meydana geldiği hız, yukarıda gösterildiği gibi zaman içindeki değişim başına bir reaktan veya ürünün konsantrasyonundaki değişiklik olarak yazılır.

Bunu deneysel olarak hesaplamak için, zamanın bir fonksiyonu olarak reaktantın veya ürünün konsantrasyonunu izlemeniz gerekir. Farklı zamanlarda ölçümleriniz olduğunda, bu değerleri çizebilir ve reaksiyonun anlık hızını veya doğrunun eğimini bulabilirsiniz.

A ve B arasındaki, C ve D'yi oluşturan reaksiyona baktığınızı varsayın. Açıkçası, ürünün oluşumu hem A hem de B'ye bağlıdır. Ancak, örneğin B'yi bir fazla ekleyerek, konsantrasyon B'nin değeri esasen sabit kalır. Bu şekilde B miktarındaki değişiklik ölçülen reaksiyon hızını etkilemeyecektir.

Ardından, oranı farklı A konsantrasyonlarında çizebilirsiniz. Bu, hızın reaktanların konsantrasyonuyla orantılı olup olmadığını görmenizi sağlayacaktır.

Plan yaptığında bunu söyle oran vs konsantrasyon A'nın düz bir çizgi verir. Bu, oranın A konsantrasyonu ile doğru orantılı olduğu anlamına gelir. Sonuç olarak, A konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, oran o kadar yüksek olur.

Bu şu şekilde temsil edilebilir:

k değişkeni hız sabiti olarak bilinir.. Reaksiyonun hızı ile reaktanların konsantrasyonları arasındaki orantı sabitidir. k değişkeni değil reaktanların konsantrasyonundan etkilenir. Hız ve reaktan konsantrasyonunun bir oranıdır. Bu değer k sadece sıcaklıktan etkilenir.

Konsantrasyon molaritede ölçüldüğünden, konsantrasyondaki değişiklik M ile ölçülürken zaman saniye ile ölçülür. Bu, k için birimlerin genellikle 1/s veya s olduğu anlamına gelir.^-1.

Stokiyometri için, bileşenler arasındaki mol/mol oranı gibi basit reaksiyonlar eşittir. Örneğin, A, B'ye döndüğünde, yapılan her mol B için bir mol A kaybedilir.

Tüm reaksiyonlar bu kadar basit değildir.

Aşağıdaki reaksiyonu düşünün:

Her B yapıldığında, 3 mol A kullanılır. Bu şu şekilde ifade edilebilir:

Genel olarak, reaksiyon için:

Oran şu şekilde verilir:

Oran yasası reaksiyon hızının hız sabiti ile ilişkisini ve belli bir güce yükseltilmiş reaktanların konsantrasyonlarını ifade eder.

Genel bir reaksiyon için:

Oran kanunu şu şekilde yazılır:

A ve B tepkimelerdir. k hız sabitidir. x ve y sayılardır deneysel olarak belirlenmelidir. x ve y bilindiğinde, reaksiyon hızını bulmak için herhangi bir reaktan konsantrasyonunun girişi kullanılabilir.

x ve y önemlidir, çünkü A ve B reaktanlarının konsantrasyonları ile reaksiyon hızı arasında bir ilişki verir. Onlar da verir reaksiyon sırası birlikte eklendiğinde. Reaksiyon sırası, hız yasasındaki reaktan konsantrasyonlarının yükseltildiği gücün toplamıdır.

Yukarıda tartışıldığı gibi, hız yasası, değişen reaktan konsantrasyonunun reaksiyon hızını nasıl etkilediğini gösteren matematiksel bir ilişkidir. Peki, oran yasasını nasıl bulabilirsiniz?

Aşağıdaki hidrojen ve nitrik asit reaksiyonuna bir göz atın:

Sıralamayı bulmak için, yazılacak olan oran yasasının üslerini bilmeniz gerekir:

Bu, reaktan konsantrasyonunu ve başlangıç ​​hızını gösteren verilerin kullanılmasını gerektirir.

Aşağıdaki verileri göz önünde bulundurun:

Her bir tepkene göre sırayı bulmak için, diğer tepkenin sabit tutulduğu deneyleri bularak başlayın. Örneğin, NO'ya göre sırayı araştırmak için Deney 1 ve 2'ye bakmak, NO konsantrasyonu iki katına çıktığından ancak H konsantrasyonu iki katına çıktığından yardımcı olacaktır.₂ sabit tutulur.

Deney 1 ve 2, NO konsantrasyonunun iki katına çıkarılmasıyla hızın dört katına çıktığını göstermektedir. Bu deneylerin her ikisi için hız yasasını aşağıdaki gibi yazın:

ve

Denklemin iki sağ tarafı arasındaki oran 4'tür, yani ilk denklemi ikinciye böldükten sonra şunu elde edersiniz:

Yani y = 2.

Ardından, H'ye göre sırayı bulabilirsiniz.₂. Deney 2 ve 3, H'nin iki katına çıktığını göstermektedir.₂ konsantrasyon oranı ikiye katlar. Bu, reaksiyonun H'de birinci dereceden olduğu anlamına gelir.₂.

Böylece oran kanunu:

Üs 1 ve 2'yi bir araya getirmek, reaksiyonun üçüncü dereceden olduğu anlamına gelen 3'ü verir.

Oran yasasıyla ilgili bazı önemli noktalar:

1. Ham yasalar kimyasal denklemden bulunamaz. Yapmalılar her zaman deneysel olarak bulunabilir. Reaktanların konsantrasyonlarından ve ilk reaksiyon hızından, yukarıda gösterildiği gibi reaksiyon sırasını ve hız sabitini de bulabilirsiniz.
2. Sıfır dereceli oran kanunu için oran, oran sabitine eşittir.
3. Reaksiyon sırası her zaman reaktan konsantrasyonu ile tanımlanır.
4. Bir tepkenin sırası, dengeli kimyasal denklemdeki stokiyometrik katsayı ile ilgili değildir.

Bir reaksiyonun sırası, hızın reaktan konsantrasyonu ile nasıl değiştiğini size söyler.

Birinci dereceden reaksiyonlar, hızı birinci güce yükseltilmiş reaktan konsantrasyonuna bağlı olan reaksiyonlardır. Bu, bir reaktan konsantrasyonu iki katına çıktığında hızın da arttığı anlamına gelir.

Birçok bozunma reaksiyonu birinci derecedendir. Bir örnek, N'nin ayrışmasıdır.₂Ö₅:

İkinci dereceden reaksiyonlar, hızı bir tepkenin ikinci güce veya iki tepkenin her birinin birinci güce konsantrasyonuna bağlı olan reaksiyonlardır.

İkinci dereceden bir reaksiyonun bir örneği, gaz fazında moleküler iyot oluşturmak için iyodin kombinasyonudur: