Reaksietempo is 'n waarde wat die verandering in die konsentrasie van reaktante oor 'n tydperk toon. Om die grootte daarvan te skat, is dit nodig om die aanvanklike voorwaardes van die proses te verander.
Homogene interaksies
Die reaksietempo tussen sommige verbindings wat in dieselfde aggregaatvorm is, hang af van die volume van die stowwe wat geneem word. Vanuit 'n wiskundige oogpunt is dit moontlik om die verband tussen die tempo van 'n homogene proses en die verandering in konsentrasie per tydseenheid uit te druk.
'n Voorbeeld van so 'n interaksie is die oksidasie van stikstofoksied (2) na stikstofoksied (4).
Heterogene prosesse
Die reaksietempo vir beginstowwe in verskillende toestande van aggregasie word gekenmerk deur die aantal mol aanvangsreagense per eenheidsoppervlakte per eenheid tyd.
Heterogene interaksies is kenmerkend van sisteme wat verskillende aggregaattoestande het.
Opsommend neem ons kennis dat die reaksietempo die verandering in die aantal mol van die aanvanklike reagense (reaksieprodukte) virtydperk, per eenheid koppelvlak of per eenheid volume.
Konsentrasie
Kom ons kyk na die hooffaktore wat die reaksietempo beïnvloed. Kom ons begin met konsentrasie. So 'n afhanklikheid word uitgedruk deur die wet van massa-aksie. Daar is 'n regstreekse verhouding tussen die produk van die konsentrasies van stowwe wat interaksie het, geneem in terme van hul stereochemiese koëffisiënte, en die spoed van die reaksie.
Beskou die vergelyking aA + bB=cC + dD, waar A, B, C, D vloeistowwe of gasse is. Vir die bogenoemde proses kan die kinetiese vergelyking geskryf word met inagneming van die proporsionaliteitskoëffisiënt, wat sy eie waarde vir elke interaksie het.
As die hoofrede vir die toename in spoed, kan 'n mens 'n toename in die aantal botsings van reagerende deeltjies per volume-eenheid opmerk.
Temperatuur
Beskou die effek van temperatuur op die reaksietempo. Prosesse wat in homogene stelsels voorkom, is slegs moontlik wanneer deeltjies bots. Maar nie alle botsings lei tot die vorming van reaksieprodukte nie. Slegs in die geval wanneer die deeltjies 'n verhoogde energie het. Wanneer die reagense verhit word, word 'n toename in die kinetiese energie van die deeltjies waargeneem, die aantal aktiewe molekules neem toe, daarom word 'n toename in die reaksietempo waargeneem. Die verhouding tussen die temperatuurindeks en die prosestempo word bepaal deur die van't Hoff-reël: elke temperatuurverhoging met 10°C lei tot 'n toename in die prosestempo met 2-4 keer.
Catalyst
Oorweging van die faktore wat die reaksietempo beïnvloed, kom ons fokus op stowwe wat die spoed van die proses kan verhoog, dit wil sê op katalisators. Afhangende van die toestand van aggregasie van die katalisator en die reaktante, word verskeie tipes katalise onderskei:
- homogene vorm, waarin die reaktante en die katalisator dieselfde toestand van aggregasie het;
- heterogeen wanneer reaktante en katalisator in dieselfde fase is.
Nikkel, platinum, rodium, palladium kan onderskei word as voorbeelde van stowwe wat interaksies versnel.
Inhibeerders is stowwe wat 'n reaksie vertraag.
Kontakarea
Wat anders bepaal die reaksietempo? Chemie word in verskeie afdelings verdeel, wat elkeen handel oor die oorweging van sekere prosesse en verskynsels. Die verloop van fisiese chemie ondersoek die verband tussen die area van kontak en die spoed van die proses.
Om die kontakarea van die reagense te vergroot, word hulle tot 'n sekere grootte fyngedruk. Die vinnigste interaksie vind in oplossings plaas, en daarom word baie reaksies in 'n waterige medium uitgevoer.
Wanneer vaste stowwe gemaal word, moet die maat nagekom word. Byvoorbeeld, wanneer piriet (ystersulfiet) in stof omgeskakel word, word die deeltjies daarvan in 'n oond gesinter, wat die tempo van die oksidasieproses van hierdie verbinding negatief beïnvloed, en die opbrengs van swaeldioksied neem af.
Reagense
Kom ons probeer verstaan hoe om die reaksietempo te bepaal, afhangende van watter reagense interaksie het? Aktiewe metale wat byvoorbeeld in die Beketov elektrochemiese reeks voor waterstof geleë is, is in staat om met suuroplossings te reageer, en dié wat na H2 is, het nie so 'n vermoë nie. Die rede vir hierdie verskynsel lê in die verskillende chemiese aktiwiteit van metale.
druk
Hoe hou die reaksietempo met hierdie waarde verband? Chemie is 'n wetenskap wat nou verwant is aan fisika, so die afhanklikheid is direk eweredig, dit word gereguleer deur gaswette. Daar is 'n direkte verband tussen die hoeveelhede. En om te verstaan watter wet die tempo van 'n chemiese reaksie bepaal, is dit nodig om die toestand van aggregasie en die konsentrasie van reagense te ken.
Tipes snelhede in chemie
Dit is gebruiklik om oombliklike en gemiddelde waardes uit te sonder. Die gemiddelde tempo van chemiese interaksie word gedefinieer as die verskil in die konsentrasies van reaktante oor 'n tydperk.
Die waarde wat verkry word, is negatief wanneer die konsentrasie afneem, positief wanneer die konsentrasie van interaksieprodukte toeneem.
Die ware (oombliklike) waarde is so 'n verhouding in 'n sekere tydseenheid.
In die SI-stelsel word die tempo van 'n chemiese proses uitgedruk in [mol×m-3×s-1].
Probleme in chemie
Kom ons kyk na 'n paar voorbeelde van probleme wat met spoedbepaling verband hou.
Voorbeeld 1. Inchloor en waterstof word in 'n houer gemeng, dan word die mengsel verhit. Na 5 sekondes het die konsentrasie waterstofchloried 'n waarde van 0.05 mol/dm3 verkry. Bereken die gemiddelde tempo van vorming van waterstofchloried (mol/dm3 s).
Dit is nodig om die verandering in die konsentrasie van waterstofchloried 5 sekondes na die interaksie te bepaal, deur die aanvanklike waarde van die finale konsentrasie af te trek:
C(HCl)=c2 - c1=0.05 - 0=0.05 mol/dm3.
Bereken die gemiddelde tempo van vorming van waterstofchloried:
V=0,05/5=0,010 mol/dm3 ×s.
Voorbeeld 2. In 'n houer met 'n volume van 3 dm3 vind die volgende proses plaas:
C2H2 + 2H2=C2 H6.
Die aanvanklike massa van waterstof is 1 g. Twee sekondes na die begin van die interaksie het die massa waterstof 'n waarde van 0,4 g verkry. Bereken die gemiddelde tempo van etaanproduksie (mol/dm) 3×s).
Die massa waterstof wat gereageer het, word gedefinieer as die verskil tussen die beginwaarde en die finale getal. Dit is 1 - 0,4=0,6 (g). Om die aantal mol waterstof te bepaal, is dit nodig om dit te deel deur die molêre massa van 'n gegewe gas: n \u003d 0.6/2 \u003d 0.3 mol. Volgens die vergelyking word 1 mol etaan gevorm uit 2 mol waterstof, dus uit 0.3 mol H2 kry ons 0.15 mol etaan.
Bepaal die konsentrasie van die resulterende koolwaterstof, ons kry 0.05 mol/dm3. Dan kan jy die gemiddelde tempo van sy vorming bereken:=0,025 mol/dm3 ×s.
Gevolgtrekking
Verskeie faktore beïnvloed die tempo van chemiese interaksie: die aard van die reagerende stowwe (aktiveringsenergie), hul konsentrasie, die teenwoordigheid van 'n katalisator, die mate van maal, druk, tipe bestraling.
In die tweede helfte van die negentiende eeu het professor N. N. Beketov voorgestel dat daar 'n verband is tussen die massas van die aanvanklike reagense en die duur van die proses. Hierdie hipotese is bevestig in die wet van massa-aksie, wat in 1867 deur Noorse chemici: P. Wage en K. Guldberg vasgestel is.
Fisiese chemie bestudeer die meganisme en spoed van verskeie prosesse. Die eenvoudigste prosesse wat in een stadium plaasvind, word monomolekulêre prosesse genoem. Komplekse interaksies behels verskeie elementêre opeenvolgende interaksies, so elke stadium word afsonderlik oorweeg.
Om die maksimum opbrengs van reaksieprodukte met minimale energiekoste te verkry, is dit belangrik om die hooffaktore in ag te neem wat die verloop van die proses beïnvloed.
Om byvoorbeeld die proses van ontbinding van water in eenvoudige stowwe te versnel, is 'n katalisator nodig, waarvan die rol deur mangaanoksied (4) vervul word.
Al die nuanses wat verband hou met die keuse van reagense, die keuse van die optimale druk en temperatuur, die konsentrasie van reagense word in chemiese kinetika oorweeg.
