A kémiai reakciók sebessége. A reakciók sebességének vizsgálata

A Kémiai kinetika olyan terület, amely tanulmányozza azokat a tényezőket, amelyek befolyásolják a kémiai reakciók fejlődésének sebességét, vagyis azok sebességét. Egyre több kutatás folyik ezen a környéken, mivel gyakran szeretnénk felgyorsítani egyes reakciókat vagy lelassítani másokat. Ez különösen fontos az iparágak számára, és ennek a kutatásnak fontos technológiai következményei vannak.

De mivel a reakció sebessége minden egyes időintervallumban és anyagonként változhat, szokás a átlagos reakciósebesség.

Vegye figyelembe a következő általános reakciót, ahol az együtthatók kisbetűk, a reagensek és a termékek pedig nagybetűkkel jelennek meg:

a A + b B → c C + d D

A reakció átlagos sebességét megadjuk a reakcióba lépő anyagok bármelyikének átlagos reakciósebességét vagy bármely termék átlagos képződési sebességét elosztjuk a kémiai egyenlet megfelelő együtthatójával. Ezt adja:

Vegyük például a hidrogén-peroxid bomlási reakcióját:

2 óra₂O_{2 (aq)} → 2 H₂O₍₁₎ + 1 O_{2. g)}

Tegyük fel, hogy 1 perc alatt 0,3 mol / l hidrogén képződik

₂O és 0,15 mol / l O₂, miközben 0,3 mol / l hidrogén bomlik₂O₂azaz ezen anyagok átlagos bomlási és képződési sebessége a reakcióban:

V_mH2O2 = 0,3 mol / l. min

V_mH2O = 0,3 mol / l. min

V_mO2 = 0,15 mol / l. min

A globális reakció átlagos sebességét úgy találjuk meg, hogy megkapjuk az egyik értéket, és elosztjuk az egyenlet megfelelő együtthatójával:

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

V_m = V_mH2O = 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

Vegye figyelembe, hogy a három érték megegyezik, ezért a reakciósebesség megegyezik bármely reagens vagy termék függvényével, ugyanabban az időintervallumban.

Azonban hogyan találták meg az ezekben a reakciókban részt vevő egyes anyagok átlagos sebességének értékeit?

Kiszámítható elosztva az anyag (reagens vagy termék) koncentrációjának változását az időintervallummal. Ha meg akarjuk határozni az egyik sebességének átlagos sebességét reagensek a reakcióból a-t kell tennünk negatív előjel előtt, vagy vegye figyelembe a koncentráció értékét modulban ||, mivel, mivel a reagens koncentrációja az idő múlásával csökken, a sebesség értéke negatív lenne, de nincs negatív sebesség.

Vegyük például a következő ózongáz bomlási reakciót (O_{3. g)}) oxigéngázban (O_{2. g)}):

2 O_{3. g)} → 3 O_{2. g)}

Tegyük fel, hogy egy léggömbben 10 mol ózongáz volt, de 1 perc múlva már csak 4 mol maradt; ez azt jelenti, hogy 6 mol ózon oxigéngé változott. Tehát:

2 O_{3. g)} → 3 O_{2. g)}
t = 0 perc 2 mol / L 0 mol / L
kialakult kiadások
6 mol / L 9 mol / L
t = 1 perc 4 mol / L 9 mol / L

Vegye figyelembe, hogy mivel a reakcióarány 2: 3, akkor ha 6 mol O-t használunk₃9 mol O képződött₂. Tehát 1 perc elteltével a következő átlagos sebességünk van:

V_m = - ∆ [A₃]
t

V_m = - ([O_{3döntő -}  O_3initial])
t_Végső - t_{a kezdeti}

V_m = - ([4 - 10])
1– 0

V_m = 6 mol / l. min→ 1 percig 6 mol ózon reagált a rendszer minden literében.

V_m = ∆ [A₂]
t

V_m = ([O_{2döntő -}  O_2initial])
t_Végső - t_{a kezdeti}

V_m = ([9 - 0])
1– 0

V_m = 9 mol / l. min→ 1 perc alatt 9 mol oxigén keletkezett a rendszer minden literében.

Ez azt mutatja, hogy kiszámíthatjuk az átlagos sebességet a reagensek vagy a termékek függvényében.

Ha most meg akarjuk számolni ennek a globális reakciónak az átlagsebességét, tegyük csak úgy, ahogy az elején bemutattuk: osszuk el ezeket a sebességeket a megfelelő együtthatókkal a kémiai egyenletben:

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

Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett

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