Νόμος της ταχύτητας

Η εξίσωση ταχύτητας (ή νόμος ταχύτητας) είναι μια εξίσωση που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ταχύτητας μιας χημικής αντίδρασης. Για μια γενική αντίδραση aA + bB → C, η εξίσωση ταχύτητας είναι:

r = k [ A ] x [ B ] y {\displaystyle r\;=\;k[\mathrm {A} ]^{x}[\mathrm {B} ]^{y}}

Εδώ, [A] και [B] είναι οι συγκεντρώσεις των A και B. Τα x και y εξαρτώνται από το ποιο βήμα είναι καθοριστικό για τον ρυθμό. Εάν ο μηχανισμός της αντίδρασης είναι πολύ απλός, όπου τα Α και Β χτυπούν το ένα το άλλο και στη συνέχεια μεταπίπτουν σε προϊόντα μέσω μιας μεταβατικής κατάστασης, τότε x=α και y=β. k είναι η σταθερά ταχύτητας της αντίδρασης. Αυτή μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία, την πίεση και άλλες συνθήκες.

Η εξίσωση ρυθμού είναι μια διαφορική εξίσωση. Αν ολοκληρωθεί, τότε βρίσκεται μια εξίσωση που λέει πώς μεταβάλλεται η συγκέντρωση των αντιδραστηρίων και των προϊόντων με το χρόνο.

Σε ειδικές περιπτώσεις, είναι πολύ εύκολο να λύσουμε την εξίσωση και να βρούμε το k. Για παράδειγμα, σε μια αντίδραση πρώτης τάξης η εξίσωση είναι:

r = - d [ A ] d t = k [ A ] {\displaystyle r=-{\frac {d[A]}{dt}}=k[A]}

Η ενσωμάτωση δίνει:

  ln [ A ] = - k t + ln [ A ] 0 {\displaystyle \ \ \ln {[A]}=-kt+\ln {[A]_{0}}}

Έτσι, η γραφική παράσταση του ln [ A ] {\displaystyle \ln {[A]}} ως προς το χρόνο t δίνει μια ευθεία γραμμή με κλίση - k {\displaystyle -k} .

Μερικές φορές, τα πειράματα μπορούν να γίνουν έτσι ώστε η αντίδραση να μοιάζει με αντίδραση πρώτης τάξης. Εάν η συγκέντρωση ενός αντιδραστηρίου διατηρείται στην ίδια υψηλή τιμή, τότε μπορεί να θεωρηθεί ως σταθερά. Η εξίσωση γίνεται r = k [ A ] [ B ] = k ′ [ A ] {\displaystyle r=k[A][B]=k'[A]} όπου k' είναι η σταθερά ταχύτητας ψευδο-πρώτης τάξης. Στη συνέχεια, η παραπάνω μέθοδος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό του k'.

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Ερ: Ποια είναι η εξίσωση του ποσοστού;

Ερ: Πώς μπορεί να υπολογιστεί η σταθερά ταχύτητας;

Ερ: Τι αντιπροσωπεύουν τα x και y στον γενικό τύπο της αντίδρασης;

Ερ: Υπάρχει άλλος τρόπος υπολογισμού του k εάν ένα αντιδραστήριο έχει υψηλή συγκέντρωση;

Ερ: Πώς επηρεάζει η θερμοκρασία τη σταθερά ρυθμού;

Ερ: Τι είδους εξίσωση είναι η εξίσωση ρυθμού;

Αναζήτηση με γράμμα