Geschwindigkeitsgesetz für nichtelementare Reaktionen

Wie im Text erklärt Gesetz der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen, die Gleichung zur Darstellung des Geschwindigkeitsgesetzes einer Reaktion ist das Produkt der Konstanten charakteristisch für die Reaktion bei einer bestimmten Temperatur und die Konzentrationen der Reaktanden erhöht auf ihre jeweiligen Exponenten: v = k. [DAS]^α. [B]^β.

Siehe ein Beispiel:

2NO_(G) → N₂Ö_2(g)

Die Gleichung für die Geschwindigkeit dieser Reaktion lautet: v = k. [BEI DER]².

Bedeutet dies, dass in allen Fällen der Exponent der Konzentration des Reaktanten genau seinem Koeffizienten in der Reaktion entspricht?

Unterlassen Sie. Dies geschah in diesem Fall nur, weil es sich um eine Elementarreaktion handelt, also um eine Reaktion, die in einem einzigen Schritt ohne Zwischenverbindungen abläuft. In Fällen, in denen die Reaktion nicht elementar ist, müssen die Exponenten experimentell bestimmt werden.Aber wie wird das gemacht? Und wie kann man wissen, ob die Reaktion elementar ist oder nicht?

Betrachten wir eine andere Reaktion:

CO + NO₂ → CO₂ + NEIN

Nehmen wir an, ein Wissenschaftler hat diese Reaktion mehrmals durchgeführt und dabei die Konzentration der Reaktanten auf unterschiedliche Weise verändert, aber die Temperatur konstant gehalten. Er hat folgende Daten erhalten:

Beachten Sie, dass er vom ersten zum zweiten Schritt die CO-Konzentration verdoppelte, was die Reaktionsgeschwindigkeit nicht änderte.

Daher ist der Exponent dieser Substanz Null. Da jede auf Null angehobene Zahl gleich 1 ist, nimmt CO nicht an der Reaktionsgeschwindigkeitsgleichung teil.

Sehen Sie nun, dass sich die NO-Konzentration vom 2. zum 3. Experiment verdoppelt hat₂, wodurch sich die Reaktionsgeschwindigkeit vervierfachte.

Somit ist der Exponent der Konzentration dieser Substanz in der Gleichung für die Reaktionsgeschwindigkeit gleich 2 (4/2).

Auf diese Weise finden wir die Gleichung für die Geschwindigkeit dieser Reaktion heraus: v = k. [BEI DER₂]².

Beachten Sie, dass in diesem Fall der Exponent in der Gleichung nicht gleich dem Koeffizienten in der Reaktion war. Daraus können wir schließen, dass diese Reaktion nicht elementar ist. Nach experimenteller Überprüfung des Geschwindigkeitsgesetzes sollte der Wissenschaftler dann einen Mechanismus vorschlagen, der erklärte diese Reaktion, d. h. es sollte eine Reihe von Schritten vorschlagen, die mit den experimentellen Daten dieser Reaktion vereinbar sind Prozess.

Folgender Mechanismus wurde vorgeschlagen:

Stufe 1 (langsam):  BEI DER_2(g) + NEIN_2(g) → NEIN_3(g) + NEIN_(G)
Schritt 2 (schnell):BEI DER_3(g) + CO_(G) → CO_2(g) + NEIN_2(g)

Globale Gleichung:CO + NO₂ → CO₂ + NEIN

Beachten Sie, dass das Gesetz der experimentellen Geschwindigkeit mit dem langsamsten Schritt übereinstimmt:

v_global = v_{langsamer Schritt}

k. [BEI DER₂]² = k. [BEI DER₂]. [BEI DER₂]

Dies zeigt uns, dass bei jedem Mechanismus das Stadium, das die Entwicklungsgeschwindigkeit einer Reaktion bestimmt, immer die langsamer Schrittd. h., die Entwicklungsgeschwindigkeit der globalen Reaktion ist nur proportional zu den Konzentrationen der Reagenzien, die am langsamen Schritt beteiligt waren.

Es ist wichtig, diese Exponenten richtig zu bestimmen, da sie diejenigen sind, die die Reihenfolge der Reaktion angeben.

Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie

Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm