Im Jahr 1864 formulierten die Chemiker Cato Maximilian Guldberg und Peter Waage die Gesetz der Geschwindigkeit, wonach die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion ausschließlich von den Reaktionspartnern dieser Reaktion bestimmt wird.
das Gesetz der Geschwindigkeit wird durch einen mathematischen Ausdruck angegeben oder dargestellt, der das Produkt von Konzentrationen in mol/L der Reaktanten, angehoben auf ihre jeweiligen Koeffizienten (a, b) stöchiometrisch (Ausgleichswerte) mit einer Konstanten (k).
v = k.[Reagenz 1]Das.[Reagenz 2]B
Um den Ausdruck zu erstellen, der sich auf bezieht Gesetz der Geschwindigkeit, ist es wichtig zu wissen, ob die Reaktion elementar (in einem Schritt verarbeitet) oder nicht elementar (in mehreren Schritten verarbeitet) ist.
Geschwindigkeitsgesetz für Elementarreaktionen
Für Reaktionen, die in einem einzigen Schritt ablaufen, ist der Ausdruck Gesetz der Geschwindigkeit verwendet die Komponenten (Reaktanten und ihre Koeffizienten) der Gleichung. Beispiel:
1 CH4(g) + 2 O2 → CO2 + 2 H2Ö
Bei dieser Elementarreaktion haben wir die Reaktanten Methan (CH4, mit Koeffizient 1) und Sauerstoff (O2, mit dem Koeffizienten 2). Der Ausdruck des Geschwindigkeitsgesetzes lautet also:
v = k.[CH4]1.[Ö2]2
Geschwindigkeitsgesetz für nichtelementare Reaktionen
Da nichtelementare Reaktionen in mehreren Schritten ablaufen, ist die Bestimmung des Ausdrucks von Gesetz der Geschwindigkeit sie hängt von der Analyse des Einflusses jedes Reagens auf die Geschwindigkeit jedes Schrittes ab. Dazu liefern die Übungen bzw. die Texte eine Tabelle mit Konzentrations- und Geschwindigkeitswerten für jeden Schritt, wie im folgenden Beispiel:
a A + b B + c C → d D
Da die Tabelle vier Zeilen hat, handelt es sich daher um eine nichtelementare Reaktion, die in vier Schritten verarbeitet wird, und ihre Reaktanten sind A, B und C. Um nun die Koeffizienten zu kennen, müssen wir die folgenden Schritte ausführen:
1. Schritt: bestimmen die Auftrag von Reagenz A.
Dazu müssen wir zwei Stufen wählen, in denen sich die Konzentration von A ändert und die von B und C sich nicht ändert. Somit sind die gewählten Schritte der erste und zweite, in denen wir die folgenden Änderungen haben:
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- Konzentration von X: verdoppelt sich im Wert von 2 auf 4;
- Geschwindigkeit: Wert vervierfacht sich von 0,5 auf 2.
Die Analyse sollte daher sein:
2.[X] = 4.v
Setzen Sie die beiden Werte auf die gleiche Basis:
2.[X] = 22.v
Wir haben, dass die Differenz der Exponent 2 ist, also ist die Ordnung von A 2.
2. Schritt: Bestimmen Sie die Reihenfolge von Reagenz B.
Dazu müssen wir zwei Stufen wählen, in denen sich die Konzentration von B ändert und die von A und C sich nicht ändert. Somit sind die gewählten Schritte die 2Das und bei 3Das, in dem wir folgende Änderungen haben:
- Y-Konzentration: verdoppelt sich im Wert von 3 auf 6;
- Geschwindigkeit: ändert seinen Wert nicht, da er 2 war und 2 bleibt.
Die Analyse sollte daher sein:
2.[X] = 2.v
Da die beiden Werte bereits auf derselben Grundlage liegen und die Konzentrationsänderung die Geschwindigkeit nicht ändert, ist die Ordnung von B 0.
3. Schritt: Bestimmen Sie die Reihenfolge von Reagenz C.
Dazu müssen wir zwei Stufen wählen, in denen sich die Konzentration von C ändert und die von X sich nicht ändert. Die gewählten Schritte sind die 3Das und bei 4Das, in dem wir folgende Änderungen haben:
- Y-Konzentration: verdoppelt sich im Wert von 1 auf 2;
- Geschwindigkeit: Verkleinert den Wert von 2 auf 16.
Die Analyse sollte daher sein:
2.[X] = 16.v
Setzen Sie die beiden Werte auf die gleiche Basis:
2.[X] = 24.v
Wir haben, dass die Differenz der Exponent 2 ist, also ist die Ordnung von C 4.
Schritt 4: Stellen Sie den Geschwindigkeitsausdruck zusammen.
Um diesen Geschwindigkeitsausdruck zusammenzustellen, multiplizieren Sie einfach die Konzentrationen der Reaktanten, erhöht in ihrer jeweiligen Reihenfolge, mit der Konstanten (k):
v = k.[A]2.[B]0.[Ç]4
oder
v = k.[A]2..1.[C]4
v = k.[A]2..[Ç]4
Von mir. Diogo Lopes
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TAGE, Diogo Lopes. "Was ist das Gesetz der Geschwindigkeit?"; Brasilien Schule. Verfügbar in: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-da-velocidade.htm. Zugriff am 28. Juni 2021.
