Nopeuslakia ei-alkeisille reaktioille

Kuten tekstissä selitetään Kemiallisten reaktioiden nopeuden laki, yhtälö, jota käytetään edustamaan reaktionopeuden lakia, saadaan vakion tulosta ominaisuus reaktiolle tietyssä lämpötilassa ja reagoivien aineiden pitoisuudet vastaaviksi eksponentit: v = k. [THE]^α. [B]^β.

Katso esimerkki:

2 EI_(g) → N₂O_{2 g)}

Tämän reaktion nopeuden yhtälö saadaan: v = k. [AT]².

Tarkoittaako tämä sitä, että kaikissa tapauksissa reagenssin konsentraation eksponentti on täsmälleen sama kuin sen kerroin reaktiossa?

Älä. Tämä tapahtui vain tässä tapauksessa, koska se on alkeisreaktio, toisin sanoen se on reaktio, joka tapahtuu yhdessä vaiheessa ilman välituoteyhdisteitä. Tapauksissa, joissa reaktio ei ole alkuaine, eksponentit on määritettävä kokeellisesti.Mutta miten tämä tehdään? Ja miten on mahdollista tietää, onko reaktio alkeellinen vai ei?

Katsotaanpa toinen reaktio:

CO + NO₂ → CO₂ + EI

Sanotaan, että tutkija suoritti tämän reaktion useita kertoja muuttamalla reaktanttien pitoisuutta eri tavoin, mutta pitäen lämpötilan vakiona. Hän sai seuraavat tiedot:

Huomaa, että ensimmäisestä vaiheesta toiseen hän kaksinkertaisti CO-pitoisuuden, mikä ei muuttanut reaktionopeutta.

Siksi tämän aineen eksponentti on nolla. Koska mikä tahansa nollaksi nostettu luku on yhtä suuri kuin 1, CO ei osallistu reaktionopeusyhtälöön.

Katsotaan nyt, että toisesta kokeesta toiseen NO-pitoisuus kaksinkertaistui₂, joka aiheutti reaktionopeuden nelinkertaistumisen.

Täten tämän aineen konsentraation eksponentti reaktioiden nopeuden yhtälössä on 2 (4/2).

Tällä tavalla selvitetään, mikä on tämän reaktion nopeuden yhtälö: v = k. [₂]².

Huomaa, että tässä tapauksessa yhtälön eksponentti ei ollut yhtä suuri kuin reaktion kerroin. Siksi voimme päätellä, että tämä reaktio ei ole alkeellinen. Tarkastettuaan kokeellisesti nopeuden lakia tutkijan tulisi ehdottaa mekanismia, joka selitti tämän reaktion, eli sen pitäisi ehdottaa joukko vaiheita, jotka ovat yhdenmukaisia ​​tämän kokeellisen datan kanssa prosessi.

Ehdotettiin seuraavaa mekanismia:

Vaihe 1 (hidas):  AT_{2 g)} + EI_{2 g)} → EI_{3 g)} + EI_(g)
Vaihe 2 (nopea):AT_{3 g)} + CO_(g) → CO_{2 g)} + EI_{2 g)}

Globaali yhtälö:CO + NO₂ → CO₂ + EI

Katso, että kokeellisen nopeuden laki yhtyy hitaimpaan vaiheeseen:

v_{maailmanlaajuinen} = v_{hidas askel}

k. [₂]² = k. [₂]. [₂]

Tämä osoittaa meille, että missä tahansa mekanismissa vaihe, joka määrittää reaktion kehityksen nopeuden, on aina hidas askeleli globaalin reaktion kehitysnopeus on verrannollinen vain hitaaseen vaiheeseen osallistuneiden reagenssien konsentraatioihin.

On tärkeää määrittää nämä eksponentit oikein, koska ne osoittavat reaktion järjestyksen.

Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta

Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm