Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Kolejność reakcji
- Co oznacza reakcja zerowego rzędu
- Znajdowanie kolejności reakcji i stałej szybkości
Szybkość reakcji dowolnej reakcji jest szybkością, z jaką składniki biorą udział w konkretnej reakcji, tworząc nowy wynik (na przykład związek lub osad). Natomiast kolejność reakcji jest współczynnikiem zastosowanym do każdego składnika w obliczeniu szybkości reakcji. Prawo szybkości jest matematycznym wyrażeniem szybkości reakcji i może przybierać różne formy: średnia szybkość w czasie, szybkość chwilowa w dowolnym punkcie i początkowa szybkość reakcji.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Kolejność reakcji należy ustalić eksperymentalnie, stosując początkowe stężenia składników i badania, aby zobaczyć, jak zmiana ich stężenia lub ciśnienia wpływa na wytwarzanie powstałego produktu.
Szybkość reakcji może pozostawać stała lub zmieniać się w czasie, i może na nią wpływać stężenie każdego składnika lub tylko jeden lub dwa. Stężenia te mogą zmieniać się w czasie w miarę trwania reakcji, tak że zmienia się szybkość reakcji i sama szybkość zmiany się zmienia. Szybkość reakcji może się również zmieniać w zależności od innych, bardziej niejasnych czynników, takich jak pole powierzchni dostępne dla odczynnika, które również może się zmieniać w czasie.
Kolejność reakcji
Gdy szybkość reakcji zmienia się bezpośrednio ze stężeniem jednego składnika, mówi się, że jest to reakcja pierwszego rzędu. Mówiąc najprościej, rozmiar ogniska zależy od tego, ile drewna na nim położysz. Gdy szybkość reakcji zmienia się wraz ze stężeniem dwóch składników, jest to reakcja drugiego rzędu. Ujmując matematycznie: „suma wykładników w prawie stawek jest równa dwa”.
Co oznacza reakcja zerowego rzędu
Gdy szybkość reakcji nie zmienia się w zależności od stężenia któregokolwiek z odczynników, mówi się, że jest to reakcja rzędu zerowego lub zerowego. W takim przypadku szybkość reakcji dla dowolnej konkretnej reakcji jest po prostu równa stałej szybkości, reprezentowanej przez k. Reakcja rzędu zerowego jest wyrażona w postaci r = k, gdzie r to szybkość reakcji i k jest stałą szybkości. Po wykreśleniu w funkcji czasu linia wskazująca na obecność odczynników idzie w dół w linii prostej, a linia wskazująca obecność produktu idzie w górę w linii prostej. Nachylenie linii zmienia się w zależności od konkretnej reakcji, ale szybkość deklinacji A (gdzie A jest składnikiem) jest równa szybkości wzrostu C (gdzie C jest iloczynem).
Innym bardziej szczegółowym terminem jest reakcja pseudo zerowego rzędu, ponieważ nie jest to idealny model. Kiedy stężenie jednego składnika staje się zerowe przez samą reakcję, reakcja kończy się. Tuż przed tym punktem szybkość zachowuje się bardziej jak typowa reakcja pierwszego lub drugiego rzędu. Jest to niezwykły, ale nierzadki przypadek kinetyki, spowodowany zwykle przez sztuczne lub nietypowe warunki, takie jak przytłaczająca przewaga jednego składnika lub, po drugiej stronie równania, sztuczny niedobór innego składnika. Pomyśl o przypadku, w którym duża część określonego składnika jest obecna, ale nie jest dostępna do reakcji, ponieważ ma ona ograniczone pole powierzchni reakcji.
Znajdowanie kolejności reakcji i stałej szybkości
Prawo stawek k musi zostać ustalony eksperymentalnie. Wyznaczenie szybkości reakcji jest proste; rzeczy z prawdziwego świata, nie algebra. Jeśli stężenie początkowych składników spada z czasem w postaci liniowej lub stężenie produktu rośnie z czasem liniowo, wówczas reakcja jest zerowa. Jeśli nie, masz matematykę do zrobienia.
Eksperymentalnie określasz k stosując początkowe stężenia lub ciśnienia składników, a nie średnie, ponieważ obecność powstałego produktu w miarę upływu czasu może wpływać na szybkość reakcji. Następnie ponownie uruchom eksperyment, zmieniając początkowe stężenie A lub B, i obserwuj ewentualną zmianę w wynikowym tempie produkcji C, produktu. Jeśli nie ma zmian, reakcja jest zerowa. Jeśli szybkość zmienia się bezpośrednio ze stężeniem A, masz reakcję pierwszego rzędu. Jeśli zmienia się w zależności od kwadratu A, masz reakcję drugiego rzędu i tak dalej.
Na YouTube jest dobre wideo z objaśnieniami.
Po krótkim czasie w laboratorium stanie się oczywiste, czy masz zerowe, pierwsze, drugie lub bardziej skomplikowane prawo dotyczące stawek. Zawsze używaj początkowych szybkości składników dla swoich obliczeń, aw obrębie dwóch lub trzech wariantów (na przykład podwojenie, a następnie potrojenie ciśnienia danego składnika), stanie się jasne, z czym masz do czynienia.