Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon

Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon- pagbabago sa dami ng isa sa mga tumutugong sangkap sa bawat yunit ng oras sa isang yunit ng espasyo ng reaksyon. Ito ay isang pangunahing konsepto ng chemical kinetics. Ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay palaging positibo, samakatuwid, kung ito ay tinutukoy ng paunang sangkap (ang konsentrasyon nito ay bumababa sa panahon ng reaksyon), kung gayon ang resultang halaga ay pinarami ng −1.

Halimbawa para sa isang reaksyon:

ang expression para sa bilis ay magiging ganito:

Para sa mga elementarya na reaksyon, ang exponent sa halaga ng konsentrasyon ng bawat sangkap ay madalas na katumbas ng stoichiometric coefficient nito; para sa mga kumplikadong reaksyon, ang panuntunang ito ay hindi sinusunod. Bilang karagdagan sa konsentrasyon, ang mga sumusunod na salik ay nakakaimpluwensya sa bilis ng isang kemikal na reaksyon:

• ang likas na katangian ng mga reactant,
• ang pagkakaroon ng isang katalista
• temperatura (van't Hoff rule),
• presyon,
• ang ibabaw na lugar ng mga reactant.

Kung isasaalang-alang natin ang pinakasimpleng reaksiyong kemikal A + B → C, mapapansin natin iyon instant ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay hindi pare-pareho.

Panitikan

• Kubasov A. A. Chemical kinetics at catalysis.
• Prigogine I., Defey R. Chemical thermodynamics. Novosibirsk: Nauka, 1966. 510 p.
• Yablonsky G. S., Bykov V. I., Gorban A. N., Kinetic models of catalytic reactions, Novosibirsk: Nauka (Siberian Branch), 1983.- 255 p.

Wikimedia Foundation. 2010 .

Tingnan kung ano ang "Rate ng isang kemikal na reaksyon" sa iba pang mga diksyunaryo:

Pangunahing konsepto ng kinetika ng kemikal. Para sa mga simpleng homogenous na reaksyon, ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay sinusukat sa pamamagitan ng pagbabago sa bilang ng mga moles ng reacted substance (sa isang pare-parehong dami ng system) o sa pamamagitan ng pagbabago sa konsentrasyon ng alinman sa mga panimulang sangkap ... Malaking Encyclopedic Dictionary

RATE NG CHEMICAL REACTION- ang pangunahing konsepto ng chem. kinetics, na nagpapahayag ng ratio ng dami ng na-react na substance (sa mga moles) sa haba ng panahon kung kailan naganap ang pakikipag-ugnayan. Dahil ang mga konsentrasyon ng mga reactant ay nagbabago sa panahon ng pakikipag-ugnayan, ang rate ay karaniwang ... Mahusay na Polytechnic Encyclopedia

rate ng reaksyon ng kemikal- isang halaga na nagpapakilala sa intensity ng isang kemikal na reaksyon. Ang rate ng pagbuo ng isang produkto ng reaksyon ay ang dami ng produktong ito bilang resulta ng isang reaksyon sa bawat yunit ng oras bawat dami ng yunit (kung ang reaksyon ay homogenous) o bawat ... ...

Pangunahing konsepto ng kinetika ng kemikal. Para sa mga simpleng homogenous na reaksyon, ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay sinusukat sa pamamagitan ng isang pagbabago sa bilang ng mga moles ng reacted substance (sa isang pare-parehong dami ng system) o sa pamamagitan ng isang pagbabago sa konsentrasyon ng alinman sa mga panimulang sangkap ... encyclopedic Dictionary

Isang value na nagpapakilala sa intensity ng isang kemikal na reaksyon (Tingnan ang Chemical Reactions). Ang rate ng pagbuo ng isang produkto ng reaksyon ay ang dami ng produktong ito na nagreresulta mula sa reaksyon bawat yunit ng oras sa dami ng yunit (kung ... ...

Pangunahin ang konsepto ng chem. kinetics. Para sa mga simpleng homogenous na reaksyon S. x. R. sinusukat sa pamamagitan ng pagbabago sa bilang ng mga moles ng na-react sa va (sa pare-parehong dami ng system) o sa pamamagitan ng pagbabago sa konsentrasyon ng alinman sa mga inisyal sa in o mga produkto ng reaksyon (kung ang dami ng system ...

Para sa mga kumplikadong reaksyon na binubuo ng ilan. mga yugto (simple, o elementarya na mga reaksyon), ang mekanismo ay isang hanay ng mga yugto, bilang isang resulta kung saan ang mga paunang nasa va ay na-convert sa mga produkto. Ang intermediate sa iyo sa mga reaksyong ito ay maaaring kumilos bilang mga molekula, ... ... Likas na agham. encyclopedic Dictionary

- (English nucleophilic substitution reaction) mga reaksyon ng pagpapalit kung saan ang pag-atake ay isinasagawa ng isang nucleophile reagent na nagdadala ng hindi nakabahaging pares ng elektron. Ang umaalis na grupo sa mga reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic ay tinatawag na nucleofug. Lahat ... Wikipedia

Ang pagbabagong-anyo ng isang sangkap patungo sa isa pa, naiiba sa orihinal sa kemikal na komposisyon o istraktura. Ang kabuuang bilang ng mga atom ng bawat ibinigay na elemento, pati na rin ang mga kemikal na elemento mismo na bumubuo sa mga sangkap, ay nananatili sa R. x. hindi nagbabago; itong R.x... Great Soviet Encyclopedia

bilis ng pagguhit- linear na bilis ng paggalaw ng metal sa labasan mula sa die, m/s. Sa mga modernong drawing machine, ang bilis ng pagguhit ay umabot sa 50-80 m/s. Gayunpaman, kahit na sa panahon ng pagguhit ng wire, ang bilis, bilang panuntunan, ay hindi lalampas sa 30-40 m / s. Sa…… Encyclopedic Dictionary of Metallurgy

Mga sistema. Ngunit ang halagang ito ay hindi sumasalamin sa tunay na posibilidad ng reaksyon, nito bilis at mekanismo.

Para sa isang kumpletong representasyon ng isang kemikal na reaksyon, ang isa ay dapat magkaroon ng kaalaman sa kung anong temporal na mga pattern ang umiiral sa panahon ng pagpapatupad nito, i.e. rate ng reaksyon ng kemikal at ang detalyadong mekanismo nito. Ang rate at mekanismo ng mga pag-aaral ng reaksyon kinetika ng kemikal ang agham ng proseso ng kemikal.

Sa mga tuntunin ng kinetika ng kemikal, maaaring mauri ang mga reaksyon sa simple at kumplikado.

mga simpleng reaksyon- mga prosesong nagaganap nang walang pagbuo ng mga intermediate compound. Ayon sa bilang ng mga particle na nakikilahok dito, nahahati sila sa monomolecular, bimolecular, trimolecular. Ang banggaan ng higit sa 3 mga particle ay hindi malamang, kaya ang mga trimolecular na reaksyon ay medyo bihira, at ang mga apat na molekular ay hindi kilala. Mga kumplikadong reaksyon- mga prosesong binubuo ng ilang mga elementarya na reaksyon.

Ang anumang proseso ay nagpapatuloy sa likas na bilis nito, na maaaring matukoy ng mga pagbabagong nagaganap sa isang tiyak na tagal ng panahon. gitna rate ng reaksyon ng kemikal ipinahayag bilang pagbabago sa dami ng isang sangkap n natupok o natanggap na substansiya kada yunit ng volume V kada yunit ng oras t.

υ = ± dn/ dt· V

Kung ang sangkap ay natupok, pagkatapos ay inilalagay namin ang tanda na "-", kung ito ay naipon - "+"

Sa patuloy na dami:

υ = ± DC/ dt,

Unit ng rate ng reaksyon mol/l s

Sa pangkalahatan, ang υ ay isang pare-parehong halaga at hindi nakadepende sa kung aling sangkap ang lumalahok sa reaksyong sinusunod natin.

Ang pag-asa ng konsentrasyon ng reagent o produkto sa oras ng reaksyon ay ipinakita bilang kinetic curve, na mukhang:

Mas madaling kalkulahin ang υ mula sa pang-eksperimentong data kung ang mga expression sa itaas ay binago sa sumusunod na expression:

Ang batas ng aktibong masa. Order at rate constant ng reaksyon

Isa sa mga salita batas ng aksyong masa parang ganito: Ang rate ng elementary homogenous chemical reaction ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga konsentrasyon ng mga reactant.

Kung ang prosesong pinag-aaralan ay kinakatawan bilang:

a A + b B = mga produkto

pagkatapos ay ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay maaaring ipahayag kinetic equation:

υ = k [A] a [B] b o

υ = k C a A C b B

Dito [ A] at [B] (C A atC B) - konsentrasyon ng mga reagents,

a atb ay ang mga stoichiometric coefficient ng isang simpleng reaksyon,

k ay pare-pareho ang rate ng reaksyon.

Ang kemikal na kahulugan ng dami k- Ito bilis ng reaksyon sa iisang konsentrasyon. Iyon ay, kung ang mga konsentrasyon ng mga sangkap A at B ay katumbas ng 1, kung gayon υ = k.

Dapat itong isaalang-alang na sa mga kumplikadong proseso ng kemikal ang mga coefficient a atb hindi tumutugma sa mga stoichiometric.

Ang batas ng aksyong masa ay natutupad sa ilalim ng ilang mga kundisyon:

• Ang reaksyon ay thermally activated, i.e. enerhiya ng thermal motion.
• Ang konsentrasyon ng mga reagents ay pantay na ipinamamahagi.
• Ang mga katangian at kondisyon ng kapaligiran ay hindi nagbabago sa panahon ng proseso.
• Ang mga katangian ng kapaligiran ay hindi dapat makaapekto k.

Para sa mga kumplikadong proseso batas ng aksyong masa hindi maaaring ilapat. Ito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang isang kumplikadong proseso ay binubuo ng ilang mga elementarya na yugto, at ang bilis nito ay hindi matutukoy ng kabuuang bilis ng lahat ng mga yugto, ngunit sa pamamagitan lamang ng isa sa pinakamabagal na yugto, na tinatawag na naglilimita.

Ang bawat reaksyon ay may kanya-kanyang utos. Tukuyin pribado (partial) order sa pamamagitan ng reagent at pangkalahatang (buong) kaayusan. Halimbawa, sa expression para sa rate ng isang kemikal na reaksyon para sa isang proseso

a A + b B = mga produkto

υ = k·[ A] a·[ B] b

a– order ayon sa reagent PERO

b — order sa pamamagitan ng reagent AT

Pangkalahatang utos a + b = n

Para sa mga simpleng proseso ang pagkakasunud-sunod ng reaksyon ay nagpapahiwatig ng bilang ng mga tumutugon na particle (nagtutugma sa mga stoichiometric coefficient) at kumukuha ng mga halaga ng integer. Para sa kumplikadong proseso ang pagkakasunud-sunod ng reaksyon ay hindi tumutugma sa mga stoichiometric coefficients at maaaring maging anuman.

Alamin natin ang mga salik na nakakaimpluwensya sa bilis ng isang kemikal na reaksyon υ.

1. Ang pag-asa ng rate ng reaksyon sa konsentrasyon ng mga reactant

   tinutukoy ng batas ng aksyong masa: υ = k[ A] a·[ B] b

Malinaw, sa pagtaas ng mga konsentrasyon ng mga reactant, ang υ ay tumataas, dahil ang bilang ng mga banggaan sa pagitan ng mga sangkap na kalahok sa proseso ng kemikal ay tumataas. Bukod dito, mahalagang isaalang-alang ang pagkakasunud-sunod ng reaksyon: kung ito n=1 para sa ilang reagent, kung gayon ang rate nito ay direktang proporsyonal sa konsentrasyon ng sangkap na ito. Kung para sa anumang reagent n=2, kung gayon ang pagdodoble ng konsentrasyon nito ay hahantong sa pagtaas ng rate ng reaksyon ng 2 2 \u003d 4 na beses, at ang pagtaas ng konsentrasyon ng 3 beses ay magpapabilis sa reaksyon ng 3 2 \u003d 9 na beses.

Bilis ng reaksyon ay tinutukoy ng pagbabago sa konsentrasyon ng molar ng isa sa mga reactant:

V \u003d ± ((C 2 - C 1) / (t 2 - t 1)) \u003d ± (DC / Dt)

Kung saan ang C 1 at C 2 ay ang mga molar na konsentrasyon ng mga sangkap sa mga oras na t 1 at t 2, ayon sa pagkakabanggit (sign (+) - kung ang rate ay tinutukoy ng produkto ng reaksyon, sign (-) - ng orihinal na sangkap).

Nagaganap ang mga reaksyon kapag nagbanggaan ang mga molekula ng mga reactant. Ang bilis nito ay tinutukoy ng bilang ng mga banggaan at ang posibilidad na sila ay humantong sa isang pagbabago. Ang bilang ng mga banggaan ay tinutukoy ng mga konsentrasyon ng mga tumutugon na sangkap, at ang posibilidad ng isang reaksyon ay tinutukoy ng enerhiya ng mga nagbabanggaang molekula.
Mga salik na nakakaapekto sa bilis ng mga reaksiyong kemikal.
1. Ang katangian ng mga reactant. Ang isang mahalagang papel ay nilalaro ng likas na katangian ng mga bono ng kemikal at ang istraktura ng mga molekula ng mga reagents. Ang mga reaksyon ay nagpapatuloy sa direksyon ng pagkasira ng hindi gaanong malakas na mga bono at ang pagbuo ng mga sangkap na may mas malakas na mga bono. Kaya, ang mataas na enerhiya ay kinakailangan upang masira ang mga bono sa H 2 at N 2 na mga molekula; ang mga naturang molekula ay hindi masyadong reaktibo. Upang masira ang mga bono sa mataas na polar na mga molekula (HCl, H 2 O), mas kaunting enerhiya ang kinakailangan, at ang rate ng reaksyon ay mas mataas. Ang mga reaksyon sa pagitan ng mga ion sa mga solusyon sa electrolyte ay nagpapatuloy halos kaagad.
Mga halimbawa
Ang fluorine ay sumasabog na tumutugon sa hydrogen sa temperatura ng silid; ang bromine ay tumutugon sa hydrogen nang dahan-dahan kahit na pinainit.
Ang kaltsyum oksido ay malakas na tumutugon sa tubig, naglalabas ng init; tansong oksido - hindi tumutugon.

2. Konsentrasyon. Sa pagtaas ng konsentrasyon (ang bilang ng mga particle bawat dami ng yunit), ang mga banggaan ng mga molekula ng reactant ay nangyayari nang mas madalas - ang pagtaas ng rate ng reaksyon.
Ang batas ng aktibong masa (K. Guldberg, P. Waage, 1867)
Ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay direktang proporsyonal sa produkto ng mga konsentrasyon ng mga reactant.

AA + bB + . . . ® . . .

• [A] a [B] b . . .

Ang rate ng reaksyon na pare-pareho ay nakasalalay sa likas na katangian ng mga reactant, temperatura, at katalista, ngunit hindi nakasalalay sa mga konsentrasyon ng mga reactant.
Ang pisikal na kahulugan ng pare-pareho ang rate ay katumbas ito ng rate ng reaksyon sa mga konsentrasyon ng yunit ng mga reactant.
Para sa mga heterogenous na reaksyon, ang konsentrasyon ng solid phase ay hindi kasama sa expression ng rate ng reaksyon.

3. Temperatura. Para sa bawat 10°C na pagtaas ng temperatura, ang rate ng reaksyon ay tumataas ng isang salik na 2-4 (panuntunan ni Van't Hoff). Sa pagtaas ng temperatura mula t 1 hanggang t 2, ang pagbabago sa rate ng reaksyon ay maaaring kalkulahin ng formula:

(kung saan ang Vt 2 at Vt 1 ay ang mga rate ng reaksyon sa mga temperatura t 2 at t 1, ayon sa pagkakabanggit; g ay ang koepisyent ng temperatura ng reaksyong ito).
Ang panuntunan ni Van't Hoff ay nalalapat lamang sa isang makitid na hanay ng temperatura. Ang mas tumpak ay ang Arrhenius equation:

• e-Ea/RT

saan
Ang A ay isang pare-pareho depende sa likas na katangian ng mga reactant;
R ay ang unibersal na gas constant;

Ang Ea ay ang activation energy, i.e. ang enerhiya na dapat taglayin ng nagbabanggaan na mga molekula upang ang banggaan ay magresulta sa isang pagbabagong kemikal.
Energy diagram ng isang kemikal na reaksyon.

A - reagents, B - activated complex (transition state), C - mga produkto.
Kung mas malaki ang activation energy Ea, mas tumataas ang rate ng reaksyon sa pagtaas ng temperatura.

4. Ang contact surface ng mga reactant. Para sa mga heterogenous system (kapag ang mga substance ay nasa iba't ibang estado ng pagsasama-sama), mas malaki ang contact surface, mas mabilis ang reaksyon. Ang ibabaw ng mga solid ay maaaring tumaas sa pamamagitan ng paggiling sa kanila, at para sa mga natutunaw na sangkap sa pamamagitan ng pagtunaw sa kanila.

5. Catalysis. Ang mga sangkap na nakikilahok sa mga reaksyon at nagpapataas ng rate nito, na nananatiling hindi nagbabago sa pagtatapos ng reaksyon, ay tinatawag na mga katalista. Ang mekanismo ng pagkilos ng mga catalyst ay nauugnay sa isang pagbawas sa activation energy ng reaksyon dahil sa pagbuo ng mga intermediate compound. Sa homogenous catalysis ang mga reagents at ang katalista ay bumubuo ng isang yugto (sila ay nasa parehong estado ng pagsasama-sama), na may heterogenous catalysis- iba't ibang mga yugto (sila ay nasa iba't ibang mga estado ng pagsasama-sama). Sa ilang mga kaso, ang kurso ng hindi kanais-nais na mga proseso ng kemikal ay maaaring mabagal nang husto sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga inhibitor sa medium ng reaksyon (ang phenomenon negatibong catalysis").

7.1. Mga homogenous at heterogenous na reaksyon

Ang mga kemikal na sangkap ay maaaring nasa iba't ibang estado ng pagsasama-sama, habang ang kanilang mga kemikal na katangian sa iba't ibang estado ay pareho, ngunit ang aktibidad ay iba (na ipinakita sa huling lecture gamit ang halimbawa ng thermal effect ng isang kemikal na reaksyon).

Isaalang-alang ang iba't ibang kumbinasyon ng mga pinagsama-samang estado kung saan maaaring magkaroon ng dalawang sangkap na A at B.

Ang isang bahagi ay isang rehiyon ng isang kemikal na sistema kung saan ang lahat ng mga katangian ng sistema ay pare-pareho (pareho) o patuloy na nagbabago mula sa punto hanggang punto. Ang mga hiwalay na phase ay ang bawat solido, bilang karagdagan, mayroong mga phase ng solusyon at gas.

Homogeneous ang tawag sistema ng kemikal, kung saan ang lahat ng mga sangkap ay nasa parehong yugto (sa solusyon o sa gas). Kung mayroong ilang mga yugto, kung gayon ang sistema ay tinatawag

magkakaiba.

Kanya-kanya kemikal na reaksyon tinatawag na homogenous kung ang mga reactant ay nasa parehong yugto. Kung ang mga reactant ay nasa iba't ibang yugto, kung gayon kemikal na reaksyon tinatawag na heterogenous.

Madaling maunawaan na dahil ang isang kemikal na reaksyon ay nangangailangan ng pakikipag-ugnay ng mga reagents, ang isang homogenous na reaksyon ay nangyayari nang sabay-sabay sa buong dami ng solusyon o reaksyon na sisidlan, habang ang isang heterogenous na reaksyon ay nangyayari sa isang makitid na hangganan sa pagitan ng mga phase - sa interface. Kaya, puro theoretically, ang isang homogenous na reaksyon ay nangyayari nang mas mabilis kaysa sa isang heterogenous.

Kaya, pumasa tayo sa konsepto rate ng reaksyon ng kemikal.

Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon. Ang batas ng aktibong masa. balanse ng kemikal.

7.2. Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon

Ang sangay ng kimika na nag-aaral ng mga rate at mekanismo ng mga reaksiyong kemikal ay isang sangay ng pisikal na kimika at tinatawag na kinetika ng kemikal.

Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon ay ang pagbabago sa dami ng isang sangkap sa bawat yunit ng oras sa bawat yunit ng dami ng sistemang tumutugon (para sa isang homogenous na reaksyon) o bawat yunit na lugar sa ibabaw (para sa isang heterogenous na reaksyon).

Ang ratio ng pagbabago sa dami ng substance sa volume ng system ay maaaring bigyang kahulugan bilang pagbabago sa konsentrasyon ng isang substance.

Tandaan na para sa mga reagents sa expression para sa rate ng isang chemical reaction, isang minus sign ang inilalagay, dahil ang konsentrasyon ng mga reagents ay bumababa, at ang rate ng chemical reaction ay talagang isang positibong halaga.

Ang mga karagdagang konklusyon ay batay sa mga simpleng pisikal na pagsasaalang-alang na isinasaalang-alang ang isang kemikal na reaksyon bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng ilang mga particle.

Ang elementarya (o simple) ay isang kemikal na reaksyon na nangyayari sa isang yugto. Kung mayroong ilang mga yugto, kung gayon ang mga naturang reaksyon ay tinatawag na kumplikado, o tambalan, o mga gross na reaksyon.

Noong 1867, upang ilarawan ang rate ng isang kemikal na reaksyon, ay iminungkahi batas ng aksyong masa: ang rate ng isang elementarya na reaksyong kemikal na proporsyonal sa mga konsentrasyon ng mga reactant sa mga kapangyarihan ng stoichiometric coefficients.n A +m B P,

A, B - reagents, P - mga produkto, n ,m - coefficients.

W = k n m

Ang coefficient k ay tinatawag na rate constant ng isang kemikal na reaksyon,

nailalarawan ang likas na katangian ng mga nakikipag-ugnayan na mga particle at hindi nakasalalay sa konsentrasyon ng butil.

Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon. Ang batas ng aktibong masa. balanse ng kemikal. Tinatawag ang mga dami n at m pagkakasunud-sunod ng reaksyon ayon sa sangkap A at B, ayon sa pagkakabanggit, at

kanilang kabuuan (n + m) - ayos ng reaksyon.

Para sa mga elementarya na reaksyon, ang pagkakasunud-sunod ng reaksyon ay maaaring 1, 2, at 3.

Ang mga elementarya na reaksyon na may order 1 ay tinatawag na monomolecular, na may order 2 - bimolecular, na may order 3 - trimolecular ayon sa bilang ng mga molecule na kasangkot. Ang mga reaksyong elementarya na mas mataas kaysa sa ikatlong pagkakasunud-sunod ay hindi alam - ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang sabay-sabay na pagpupulong ng apat na molekula sa isang punto ay masyadong hindi kapani-paniwalang isang kaganapan.

Dahil ang isang kumplikadong reaksyon ay binubuo ng isang tiyak na pagkakasunud-sunod ng mga elementarya na reaksyon, ang rate nito ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng mga rate ng mga indibidwal na yugto ng reaksyon. Samakatuwid, para sa mga kumplikadong reaksyon, ang pagkakasunud-sunod ay maaaring maging anuman, kabilang ang fractional o zero (ang zero order ng reaksyon ay nagpapahiwatig na ang reaksyon ay nangyayari sa isang pare-parehong bilis at hindi nakasalalay sa konsentrasyon ng mga tumutugon na particle W = k).

Ang pinakamabagal sa mga yugto ng isang kumplikadong proseso ay karaniwang tinatawag na yugto ng paglilimita (stage-limiting stage).

Isipin na ang isang malaking bilang ng mga molekula ay napunta sa isang libreng sinehan, ngunit mayroong isang inspektor sa pasukan na sumusuri sa edad ng bawat molekula. Samakatuwid, ang isang stream ng bagay ay pumapasok sa pintuan ng sinehan, at ang mga molekula ay pumapasok sa sinehan nang paisa-isa, i.e. Ang bagal.

Ang mga halimbawa ng elementarya na reaksyon ng unang pagkakasunud-sunod ay ang mga proseso ng thermal o radioactive decay, ayon sa pagkakabanggit, ang rate constant k ay nagpapakilala sa alinman sa posibilidad na masira ang isang kemikal na bono, o ang posibilidad ng pagkabulok sa bawat yunit ng oras.

Mayroong maraming mga halimbawa ng mga elementarya na reaksyon ng pangalawang pagkakasunud-sunod - ito ang pinakapamilyar na paraan para magpatuloy tayo sa mga reaksyon - ang particle A ay lumipad sa particle B, ilang uri ng pagbabago ang naganap at may nangyari doon (tandaan na ang mga produkto sa teorya ay gumagawa hindi nakakaapekto sa anuman - lahat ng atensyon ay ibinibigay lamang sa mga tumutugon na particle).

Sa kabaligtaran, mayroong ilang mga elementarya na reaksyon ng ikatlong pagkakasunud-sunod, dahil ito ay medyo bihirang para sa tatlong mga particle na magtagpo sa parehong oras.

Bilang isang paglalarawan, isaalang-alang ang predictive na kapangyarihan ng mga kemikal na kinetics.

Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon. Ang batas ng aktibong masa. balanse ng kemikal.

First order kinetic equation

(naglalarawan karagdagang materyal)

Isaalang-alang natin ang isang homogenous na first-order na reaksyon, ang rate na pare-pareho ay katumbas ng k , ang paunang konsentrasyon ng substance A ay katumbas ng [A]0 .

Para sa mga layunin ng aming kurso, ang konklusyong ito ay para sa mga layuning pang-impormasyon lamang, upang maipakita sa iyo ang paggamit ng mathematical apparatus para sa pagkalkula ng kurso ng isang kemikal na reaksyon. Samakatuwid, ang isang karampatang chemist ay hindi maaaring mabigo na malaman ang matematika. Matuto ng math!

Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon. Ang batas ng aktibong masa. balanse ng kemikal. Ang isang graph ng konsentrasyon ng mga reactant at produkto kumpara sa oras ay maaaring ilarawan nang husay tulad ng sumusunod (gamit ang halimbawa ng isang hindi maibabalik na reaksyon sa unang pagkakasunud-sunod)

Mga salik na nakakaapekto sa bilis ng reaksyon

1. Kalikasan ng mga reactant

Halimbawa, ang rate ng reaksyon ng mga sumusunod na sangkap: H2 SO4, CH3 COOH, H2 S, CH3 OH - na may hydroxide ion ay mag-iiba depende sa lakas ng H-O bond. Upang masuri ang lakas ng bono na ito, maaari mong gamitin ang halaga ng relatibong positibong singil sa hydrogen atom: mas malaki ang singil, mas madali ang reaksyon.

2. Temperatura

Sinasabi sa atin ng karanasan sa buhay na ang rate ng reaksyon ay nakasalalay sa temperatura at tumataas sa pagtaas ng temperatura. Halimbawa, ang proseso ng pag-asim ng gatas ay nangyayari nang mas mabilis sa temperatura ng silid, at hindi sa refrigerator.

Bumaling tayo sa mathematical expression ng batas ng mass action.

W = k n m

Dahil ang kaliwang bahagi ng expression na ito (ang rate ng reaksyon) ay nakasalalay sa temperatura, samakatuwid, ang kanang bahagi ng expression ay nakasalalay din sa temperatura. Kasabay nito, ang konsentrasyon, siyempre, ay hindi nakasalalay sa temperatura: halimbawa, ang gatas ay nagpapanatili ng taba na nilalaman nito na 2.5% kapwa sa refrigerator at sa temperatura ng silid. Pagkatapos, tulad ng dati nang sinasabi ni Sherlock Holmes, ang natitirang solusyon ay ang tama, gaano man ito kataka-taka: ang rate constant ay depende sa temperatura!

Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon. Ang batas ng aktibong masa. balanse ng kemikal. Ang pag-asa ng pare-pareho ang rate ng reaksyon sa temperatura ay ipinahayag gamit ang Arrhenius equation:

− E a

k = k0 eRT ,

kung saan

R = 8.314 J mol-1 K-1 - unibersal na pare-pareho ng gas,

Ang E a ay ang activation energy ng reaksyon (tingnan sa ibaba), ito ay kondisyon na itinuturing na independyente sa temperatura;

Ang k 0 ay isang pre-exponential factor (i.e., ang factor na nakatayo sa harap ng exponent e ), ang halaga nito ay halos independiyente rin sa temperatura at tinutukoy, una sa lahat, sa pagkakasunud-sunod ng reaksyon.

Kaya, ang halaga ng k0 ay humigit-kumulang 1013 s-1 para sa isang first-order na reaksyon, at 10 -10 l mol-1 s-1 para sa pangalawang-order na reaksyon,

para sa ikatlong-order na reaksyon - 10 -33 l2 mol-2 s-1. Ang mga halagang ito ay hindi kailangang isaulo.

Ang eksaktong mga halaga ng k0 para sa bawat reaksyon ay tinutukoy sa eksperimento.

Ang konsepto ng activation energy ay nagiging malinaw mula sa sumusunod na figure. Sa katunayan, ang activation energy ay ang enerhiya na dapat magkaroon ng reacting particle upang maganap ang reaksyon.

Bukod dito, kung pinainit natin ang system, ang enerhiya ng mga particle ay tumataas (may tuldok na graph), habang ang estado ng paglipat (≠) ay nananatili sa parehong antas. Ang pagkakaiba sa enerhiya sa pagitan ng estado ng paglipat at ng mga reactant (enerhiya ng pag-activate) ay nabawasan, at ang rate ng reaksyon ayon sa Arrhenius equation ay tumataas.

Ang bilis ng isang kemikal na reaksyon. Ang batas ng aktibong masa. balanse ng kemikal. Bilang karagdagan sa Arrhenius equation, mayroong van't Hoff equation, na

nailalarawan ang pag-asa ng rate ng reaksyon sa temperatura sa pamamagitan ng koepisyent ng temperatura γ:

Ang temperatura coefficient γ ay nagpapakita kung gaano karaming beses ang rate ng isang kemikal na reaksyon ay tataas kapag ang temperatura ay nagbago ng 10o.

Van't Hoff equation:

T 2 − T 1

W (T 2 )= W (T 1 )× γ10

Karaniwan, ang koepisyent γ ay nasa hanay mula 2 hanggang 4. Dahil dito, kadalasang ginagamit ng mga chemist ang pagtatantya na ang pagtaas ng 20o sa temperatura ay humahantong sa pagtaas ng rate ng reaksyon sa pamamagitan ng isang order ng magnitude (ibig sabihin, 10 beses).