Hukum kecepatan untuk reaksi non-elementer

Seperti yang dijelaskan dalam teks Hukum kelajuan reaksi kimia, persamaan yang digunakan untuk menyatakan hukum kecepatan reaksi diberikan oleh produk dari konstanta karakteristik reaksi pada suhu tertentu dan konsentrasi reaktan dinaikkan ke masing-masing eksponen: v = k. [ITU]^α. [B]^β.

Lihat contoh:

2TIDAK_(g) → Tidak₂HAI_{2 (g)}

Persamaan untuk kecepatan reaksi ini diberikan oleh: v = k. [PADA]².

Apakah ini berarti bahwa dalam semua kasus eksponen konsentrasi reaktan akan sama persis dengan koefisiennya dalam reaksi?

Tidak. Ini hanya terjadi dalam kasus ini karena merupakan reaksi elementer, yaitu reaksi yang berlangsung dalam satu langkah, tanpa senyawa antara. Dalam kasus di mana reaksi bukan unsur, eksponen harus ditentukan secara eksperimental experimental.Tapi bagaimana ini dilakukan? Dan bagaimana mungkin untuk mengetahui apakah reaksi itu elementer atau tidak?

Nah, mari kita lihat reaksi lainnya:

CO + NO₂ → CO₂ + TIDAK

Katakanlah seorang ilmuwan melakukan reaksi ini beberapa kali, mengubah konsentrasi reaktan dengan cara yang berbeda tetapi menjaga suhu tetap konstan. Dia memperoleh data berikut:

Perhatikan bahwa dari langkah pertama ke langkah kedua, ia menggandakan konsentrasi CO, yang tidak mengubah laju reaksi.

Oleh karena itu, eksponen zat ini adalah nol. Karena bilangan apa pun yang dinaikkan menjadi nol sama dengan 1, CO tidak berpartisipasi dalam persamaan laju reaksi.

Sekarang, lihat bahwa dari percobaan ke-2 hingga ke-3 konsentrasi NO menjadi dua kali lipat₂, yang menyebabkan laju reaksi menjadi empat kali lipat.

Jadi, eksponen konsentrasi zat ini dalam persamaan laju reaksi sama dengan 2 (4/2).

Dengan cara ini, kita mengetahui apa persamaan untuk kecepatan reaksi ini: v = k. [PADA₂]².

Perhatikan bahwa dalam hal ini eksponen dalam persamaan tidak sama dengan koefisien dalam reaksi. Oleh karena itu, kita dapat menyimpulkan bahwa reaksi ini tidak elementer. Setelah eksperimen memverifikasi hukum kecepatan, ilmuwan kemudian harus menyarankan mekanisme yang menjelaskan reaksi ini, yaitu, ia harus mengusulkan serangkaian langkah yang konsisten dengan data eksperimen ini proses.

Mekanisme berikut diusulkan:

Tahap 1 (lambat):  PADA_{2 (g)} + TIDAK_{2 (g)} → TIDAK_{3 (g)} + TIDAK_(g)
Langkah 2 (cepat):PADA_{3 (g)} + CO_(g) → CO_{2 (g)} + TIDAK_{2 (g)}

Persamaan global:CO + NO₂ → CO₂ + TIDAK

Lihat bahwa hukum kecepatan eksperimental bertepatan dengan langkah paling lambat:

v_global = v_{langkah lambat}

k. [PADA₂]² = k. [PADA₂]. [PADA₂]

Ini menunjukkan kepada kita bahwa, dalam mekanisme apa pun, tahap yang menentukan laju perkembangan reaksi akan selalu menjadi langkah lambat, yaitu, laju perkembangan reaksi global akan sebanding hanya dengan konsentrasi reagen yang berpartisipasi dalam langkah lambat.

Penting untuk menentukan eksponen ini dengan benar karena eksponen inilah yang akan menunjukkan orde reaksi.

Oleh Jennifer Fogaa
Lulus kimia

Sumber: Sekolah Brasil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm