Реакція виникає при зіткненні частинок. При цьому зіткненні частинки передають достатньо енергії, щоб розірвати старі зв’язки і створити нові. Але як ви можете визначити швидкість, з якою відбувається реакція?
Швидкість реакції
Погляньте на просту реакцію, подібну до наведеної нижче:
У цій реакції деякий реагент А перетворюється на деякий продукт В. Швидкість реакції може бути представлена зменшенням концентрації А з часом або як збільшення В з часом. Це написано:
Оскільки А з часом зменшується, перед цією швидкістю є негативний знак. Виражені тут ставки середній ставки, оскільки вони усереднюються за певний проміжок часу.
Як Ви визначаєте швидкість реакції?
Швидкість реакції або швидкість, при якій відбувається реакція, записується як зміна концентрації реагенту або продукту за зміну в часі, як показано вище.
Для того, щоб обчислити це експериментально, ви повинні контролювати або концентрацію реагенту, або продукту як функцію часу. Після проведення вимірювань у різний час ви можете побудувати ці значення і знайти миттєву швидкість реакції або нахил лінії.
Прикиньтесь, що ви дивитесь на реакцію між А і В, яка утворює С і D. Очевидно, що утворення продукту залежить як від А, так і від В. Але, додавши надлишок одного, скажімо B, ви можете переконатися, що концентрація B залишається по суті постійним. Таким чином, зміна кількості В не вплине на виміряну швидкість реакції.
Потім ви можете скласти графік норми при різних концентраціях А. Це дозволить побачити, чи пропорційна норма концентрації реагентів.
Скажіть це, коли ви плануєте змову ставка проти концентрація з A це дає пряму лінію. Це означає, що норма прямо пропорційна концентрації А. Як результат, чим вища концентрація А, тим вищий показник.
Це можна представити як таке:
Змінна k відома як константа швидкості. Це константа пропорційності між швидкістю реакції та концентраціями реагентів. Змінна k є ні впливає концентрація реагентів. Це співвідношення швидкості та концентрації реагенту. На це значення k впливає лише температура.
Оскільки концентрація вимірюється в молярності, зміна концентрації вимірюється в М, а час вимірюється в секундах. Це означає, що одиниці вимірювання для k зазвичай складають 1 / s або s-1.
Стехіометрія та швидкість реакцій
Для стехіометрії такі прості реакції, як співвідношення моль / моль між компонентами, рівні. Наприклад, коли А повертається до В, один моль А втрачається на кожен моль виготовленого В.
Не всі реакції такі прості.
Розглянемо таку реакцію:
Кожного разу, коли виготовляють B, використовують 3 родимки A. Це можна висловити як таке:
Загалом для реакції:
Ставка наводиться наступним чином:
Що таке закон про ставку?
ставка закону виражає залежність швидкості реакції до константи швидкості та концентрацій реагентів, піднятих до деякої потужності.
Для загальної реакції:
Закон ставки записаний так:
А і В - це реакції. k - константа швидкості. x та y - це числа, які необхідно визначати експериментально. Як тільки x і y відомі, для введення швидкості реакції можна використовувати введення будь-якої концентрації реагенту.
x і y важливі, оскільки дають залежність між концентраціями реагентів A і B та швидкістю реакції. Вони також дають порядок реакції коли складаються разом. Порядок реакції - це сума потужності, на яку підвищуються концентрації реагентів у законі швидкості.
Який порядок реакції?
Як обговорювалося вище, закон швидкості є математичним співвідношенням, яке показує, як зміна концентрації реагенту впливає на швидкість реакції. Отже, як ви можете знайти закон тарифу?
Погляньте на наступну реакцію водню та азотної кислоти:
Щоб знайти замовлення, вам потрібно знати показники закону ставок, який буде записаний:
Для цього потрібно використовувати дані, що вказують на концентрацію реагенту та початкову швидкість.
Розглянемо такі дані:
| Експериментуйте | [H2] | [НЕМАЄ] | Початкова швидкість (М / с) |
|---|---|---|---|
1 |
3,0x10-3 |
1,0х10-3 |
2,0х10-4 |
2 |
3,0x10-3 |
2,0х10-3 |
8,0х10-4 |
3 |
6,0х10-3 |
2,0х10-3 |
16,0х10-4 |
Щоб знайти порядок щодо кожного реагенту, почніть з пошуку експериментів, в яких інший реагент підтримується постійним. Наприклад, щоб дослідити порядок щодо NO, корисним буде розглянути експерименти 1 та 2, оскільки концентрація NO подвоюється, але концентрація H2 тримається постійно.
Експерименти 1 і 2 показують, що при подвоєнні концентрації NO швидкість зростає в чотири рази. Напишіть закон норми для обох цих експериментів, як показано нижче:
і
Співвідношення між двома правими частинами рівняння дорівнює 4, отже, поділивши перше рівняння на друге, ви отримаєте:
Отже, y = 2.
Далі ви можете знайти порядок щодо H2. Експерименти 2 і 3 показують, що подвоєння H2 концентрація подвоює показник. Це означає, що реакція є першим порядком у H2.
Таким чином, закон ставки такий:
Додавання разом показників 1 і 2 дає 3, що означає, що реакція третього порядку.
Деякі важливі моменти щодо закону про ставки:
- З хімічного рівняння неможливо знайти необроблених законів. Вони повинні завжди знайти експериментально. З концентрацій реагентів та початкової швидкості реакції ви можете знайти порядок реакцій, як показано вище, а також знайти константу швидкості.
- Для закону норми нульового порядку ставка дорівнює постійній швидкості.
- Порядок реакцій завжди визначається концентрацією реагенту.
- Порядок реагенту не стосується стехіометричного коефіцієнта у збалансованому хімічному рівнянні.
Що означає порядок реакції?
Порядок реакції говорить вам про те, як змінюється швидкість із концентрацією реагенту.
Реакції першого порядку - це реакції, швидкість яких залежить від концентрації реагенту, підвищеної до першого ступеня. Це означає, що коли концентрація реагенту подвоєна, то і швидкість.
Багато реакцій розкладу є першим порядком. Прикладом є розкладання N2О5:
Реакції другого порядку - це реакції, швидкість яких залежить від концентрації одного реагенту до другої потужності або від концентрації двох реагентів, кожен до першої потужності.
Одним з прикладів реакції другого порядку є поєднання йоду з утворенням молекулярного йоду в газовій фазі:
