Amint azt a szövegben kifejtettük A kémiai reakciók sebességének törvénye, a reakció sebességének törvényét ábrázoló egyenletet az állandó szorzata adja jellemző a reakció egy bizonyos hőmérsékleten és a reagensek koncentrációja a megfelelő hőmérsékletre kitevők: v = k. [A]α. [B]β.
Lásd egy példát:
2NOg) → N2O2. g)
A reakció sebességének egyenletét a következők adják meg: v = k. [AT]2.
Ez azt jelenti, hogy minden esetben a reagens koncentrációjának kitevője pontosan megegyezik a reakció együtthatójával?
Ne. Ez csak ebben az esetben történt, mert ez egy elemi reakció, vagyis egyetlen lépésben lejátszódó reakció, köztes vegyületek nélkül. Azokban az esetekben, amikor a reakció nem elemi, a kitevőket kísérletileg kell meghatározni.De hogyan történik ez? És hogyan lehet tudni, hogy a reakció elemi vagy sem?
Nézzük meg egy másik reakciót:
CO + NO2 → CO2 + NEM
Tegyük fel, hogy egy tudós többször is elvégezte ezt a reakciót, különböző módon változtatva a reagensek koncentrációját, de állandó hőmérsékleten tartva. A következő adatokat szerezte meg:
Megjegyezzük, hogy az elsőtől a második lépésig megduplázta a CO-koncentrációt, ami nem változtatta meg a reakció sebességét.
Ezért ennek az anyagnak a kitevője nulla. Mivel bármely nullára emelt szám egyenlő 1-vel, a CO nem vesz részt a reakciósebesség-egyenletben.
Ne álljon meg most... A reklám után még több van;)
Most nézzük meg, hogy a 2. kísérlettől a harmadikig a NO koncentráció megduplázódott2, ami a reakciósebesség megnégyszereződését okozta.
Tehát ennek az anyagnak a koncentrációjának kitevője a reakciósebesség egyenletében 2 (4/2).
Ily módon felfedezzük, hogy mi a reakció sebességének egyenlete: v = k. [A2]2.
Megjegyezzük, hogy ebben az esetben az egyenletben szereplő kitevő nem volt egyenlő a reakció együtthatójával. Ezért arra a következtetésre juthatunk, hogy ez a reakció nem elemi. A sebesség törvényének kísérleti ellenőrzése után a tudósnak javaslatot kell tennie egy mechanizmusra elmagyarázta ezt a reakciót, vagyis javaslatot kell tennie az ennek kísérleti adataival összhangban álló lépésekre folyamat.
A következő mechanizmust javasolták:
1. szakasz (lassú): A2. g) + NEM2. g) → NEM3. g) + NEMg)
2. lépés (gyors):A3. g) + COg) → CO2. g) + NEM2. g)
Globális egyenlet:CO + NO2 → CO2 + NEM
Lásd, hogy a kísérleti sebesség törvénye egybeesik a leglassabb lépéssel:
vglobális = vlassú lépés
k. [A2]2 = k. [A2]. [A2]
Ez azt mutatja számunkra, hogy bármelyik mechanizmusban a reakció fejlődési sebességét meghatározó szakasz mindig az lesz lassú lépésazaz a globális reakció kifejlődésének sebessége csak a lassú lépésben részt vevő reagensek koncentrációival lesz arányos.
Fontos, hogy ezeket a kitevőket helyesen határozzuk meg, mert ezek jelzik a reakció sorrendjét.
Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett
Hivatkozni szeretne erre a szövegre egy iskolai vagy tudományos munkában? Néz:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "A sebesség törvénye nem elemi reakciók esetén"; Brazil iskola. Elérhető: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm. Hozzáférés: 2021. június 27.
