2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Kemijska kinetika je disciplina hemije koja proučava brzine na kojima se odvijaju hemijske reakcije. Dakle, hemijska kinetika odgovara brzini reakcije, odnosno vremenskoj varijaciji koncentracije reaktanta.
Generička reakcija tipa Reagens -- Proizvod, može se shematizirati na sljedeći način:
Prosječna brzina reakcije može se definirati kao promjena koncentracije reaktanta u datom vremenskom intervalu. Međutim, promjena boje i druga fizička ili kemijska svojstva također se mogu koristiti za određivanje brzine
Kinetička jednačina ili zakon o stopi reakcije
Ovo određivanje se uvijek provodi eksperimentalno, normalno analizirajući varijacije svojstava u početnom trenutku.
generička hemijska reakcija tipa aA + bB - > cC + dD ima jednačinu brzine u obliku:
x i y su parcijalni redovi reakcije i njihov zbir odgovara globalnom poretku reakcije. Imajte na umu da je redoslijed reakcije definiran u odnosu na koncentracije reaktanata, a ne proizvoda.
Ajmo sada analizirati kako se zakon brzine reakcije određuje iz skupa eksperimentalnih podataka:
Iz kompletaIz rezultata se može potvrditi da kada se koncentracija A udvostruči, održavajući koncentraciju B konstantnom, brzina se udvostručuje, tako da je reakcija prvog reda u odnosu na A.
S druge strane, kada se koncentracija A održava konstantnom, a koncentracija B udvostručuje, brzina se učetvorostručuje, što je reakcija drugog reda u odnosu na B.
Drugi način da se dođe do istog zaključka je korištenje zakona stope.
S obzirom na eksperimente 1 i 2 (koncentracija B konstante), izrazi zakona brzine su:
Povezujući dva izraza tako da imamo v1/v2 i zamjenom vrijednosti v1 i v2 ostaje nam:
Primjetite da su k1 i k2 jednaki tako da se poništavaju u proslijeđenom izrazu. Iz ovoga zaključujemo da je reakcija prvog reda u odnosu na A.
Za reagens B, procedura je identična:
Dakle, reakcija je drugog reda u odnosu na B. Dakle, zakon stope ili jednačina stope za ovu reakciju će biti napisana ovako:
Globalni poredak reakcije je 1 + 2=3
Da biste odredili konstantu brzine reakcije, samo izvršite proračune za bilo koji od eksperimenata. Stoga, kao primjer predstavljamo izračunavanje k za iskustvo 3.
Ako smo slučajno imali reakciju tipa aA + bB + cC - > Proizvodi sa skupom rezultata kao što je sljedeće:
U ovom primjeru razmatraju se setovi od dva reagensa sa konstantnom koncentracijom, vršeći proračun za drugi. Ovako:
Konstantne koncentracije B i C (iskustva 1 i 2): analiza ovog slučaja pokazuje da se koncentracija udvostručuje i da se brzina također udvostručuje; reakcija je prvog reda u odnosu na A.
Konstantne koncentracije A i C (eksperimenti 3 i 4): u ovom slučaju je potvrđeno da se koncentracija B udvostručuje, a brzina učetvorostručava; red reakcije u odnosu na B je dva.
Konstantne koncentracije A i B (eksperimenti 1 i 5): također je potvrđeno da se koncentracija C udvostručuje i da se brzina učetvorostručuje; reakcija drugog reda u odnosu na C.
Ako izračunamo redoslijed reakcija korištenjem zakona stope, isti zaključci se provjeravaju. Ti izrazi su predstavljeni već pojednostavljeno.
jednačina stopa tada postaje:
Globalni poredak ove reakcije je: 1+2+2=5
Izračunavanje konstante brzine, k, vrši se petljom kroz podatke iz bilo kojeg od eksperimenata.
