Brzina kemijskih reakcija. Proučavanje brzine reakcija

THE Kemijska kinetika je područje koje proučava čimbenike koji utječu na brzinu razvoja kemijskih reakcija, odnosno na brzinu kojom se odvijaju. Sve je više istraživanja oko ovog područja, jer često želimo ubrzati neke reakcije ili usporiti druge. To je posebno važno za industriju i ovo istraživanje ima važne tehnološke posljedice.

No budući da se brzina reakcije može razlikovati u svakom vremenskom intervalu i od jedne do druge tvari, uobičajeno je izračunati prosječna brzina reakcije.

Razmotrimo sljedeću generičku reakciju, gdje su koeficijenti mala slova, a reaktanti i proizvodi predstavljeni velikim slovima:

a A + b B → c C + d D

Dat će se prosječna brzina ove reakcije dijeleći prosječnu brzinu reakcije bilo koje reakcijske tvari ili prosječnu brzinu stvaranja bilo kojeg proizvoda s pripadajućim koeficijentom u kemijskoj jednadžbi. To daje:

Na primjer, razmotrite reakciju razgradnje vodikovog peroksida:

2 sata₂O_{2 (vod.)} → 2 h₂O₍₁₎ + 1 O_{2 (g)}

Recimo da je u 1 minuti nastalo 0,3 mol / L H₂O i 0,15 mol / L O

₂, dok se 0,3 mol / L H razložilo₂O₂, odnosno prosječne brzine razgradnje i stvaranja ovih tvari u reakciji su:

V_mH2O2 = 0,3 mol / L. min

V_mH20 = 0,3 mol / L. min

V_mO2 = 0,15 mol / L. min

Prosječna brzina globalne reakcije naći će se uzimajući jednu od ovih vrijednosti i podijelivši je s odgovarajućim koeficijentom u jednadžbi:

V_m = V_mH2O2 = 0,3 mol / L. min = 0,15 mol / L. min
2 2

V_m = V_mH20 = 0,3 mol / L. min = 0,15 mol / L. min
2 2

V_m = V_mO2 = 0,15 mol / L. min = 0,15 mol / L. min
1 1

Imajte na umu da su tri vrijednosti jednake, stoga je brzina reakcije jednaka funkciji bilo kojeg reaktanta ili produkta, u istom vremenskom intervalu.

Međutim, kako su pronađene vrijednosti prosječnih brzina svake od tvari uključenih u ove reakcije?

Može se izračunati dijeleći varijaciju koncentracije tvari (reagensa ili proizvoda) s vremenskim intervalom. Ako ćemo odrediti prosječnu brzinu jednog od reagensi reakcije, morat ćemo staviti a negativni predznak prije, ili pak uzmite u obzir vrijednost koncentracije u modulu ||, budući da, budući da se koncentracija reaktanta s vremenom smanjuje, vrijednost brzine bila bi negativna, ali negativne brzine nema.

Na primjer, razmotrite sljedeću reakciju razgradnje ozonskog plina (O_{3 (g)}) u plinovitom kisiku (O_{2 (g)}):

2 O_{3 (g)} → 3 O._{2 (g)}

Recimo da je u balonu bilo 10 molova ozonskog plina, ali nakon 1 minute ostalo je samo 4 mola; to znači da se 6 molova ozona pretvorilo u plin kisika. Tako imamo:

2 O_{3 (g)} → 3 O._{2 (g)}
t = 0 min 2 mol / L 0 mol / L
formirani troškovi
6 mol / L 9 mol / L
t = 1 min 4 mol / L 9 mol / L

Imajte na umu da, budući da je reakcijski omjer 2: 3, onda ako je upotrijebljeno 6 mola O₃, Nastalo je 9 mol O₂. Dakle, nakon 1 minute imamo sljedeće prosječne brzine:

V_m = - ∆ [The₃]
t

V_m = - ([O_{3finale -}  O_3inicijalan])
t_Konačno - t_početni

V_m = - ([4 - 10])
1– 0

V_m = 6 mol / L. min→ Tijekom 1 minute, 6 mol ozona reagiralo je u svakoj litri sustava.

V_m = ∆ [The₂]
t

V_m = ([O_{2finale -}  O_2inicijalan])
t_Konačno - t_početni

V_m = ([9 - 0])
1– 0

V_m = 9 mol / L. min→ Tijekom 1 minute u svakoj litri sustava stvorilo se 9 molova kisika.

To nam pokazuje da možemo izračunati prosječnu brzinu kao funkciju reaktanata ili kao funkciju proizvoda.

Sada, ako želimo izračunati prosječnu brzinu ove globalne reakcije, samo učinite kako smo pokazali na početku: podijelite svaku od ovih brzina s njihovim koeficijentima u kemijskoj jednadžbi:

V_m = V_mO3 = 6 mol / L. min = 3 mol / L. min
2 21

V_m = V_mO2 = 9 mol / L. min = 3 mol / L. min
3 3

V_m = V_mO3 = V_mO2
23

Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju

Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm