מהירות התגובות הכימיות. חקר מהירות התגובות

ה קינטיקה כימית הוא תחום החוקר את הגורמים המשפיעים על קצב התפתחותן של תגובות כימיות, כלומר על מהירות התרחשותן. ישנם יותר ויותר מחקרים סביב אזור זה, מכיוון שאנו רוצים לעתים קרובות לזרז תגובות מסוימות או להאט אחרות. זה חשוב במיוחד לתעשיות ולמחקר זה השלכות טכנולוגיות חשובות.

אך מכיוון שמהירות התגובה יכולה להשתנות בכל מרווח זמן ומחומר אחד למשנהו, נהוג לחשב את מהירות תגובה ממוצעת.

שקול את התגובה הגנרית הבאה, בה המקדמים הם האותיות הקטנות והמגיבים והמוצרים מיוצגים באותיות גדולות:

a A + b B → c C + d D

המהירות הממוצעת של תגובה זו תינתן חלוקת קצב התגובה הממוצע של כל אחד מהחומרים המגיבים או קצב היווצרות הממוצע של כל אחד מהתוצרים לפי המקדם המתאים לו במשוואה הכימית. זה ניתן על ידי:

לדוגמה, שקול את תגובת הפירוק של מי חמצן:

שעתיים₂או_{2 (aq)} → 2 ח₂או₍₁₎ + 1 O_{2 (גרם)}

בואו נגיד שתוך דקה נוצר 0.3 mol / L של H₂O ו- 0.15 mol / L של O₂, בעוד 0.3 mol / L של H מפורק₂או₂כלומר שיעורי הפירוק והיווצרות הממוצעים של חומרים אלה בתגובה הם:

ו_mH2O2 = 0.3 mol / L. דקה

ו_mH2O = 0.3 mol / L. דקה

ו_mO2 = 0.15 מול / ליטר. דקה

המהירות הממוצעת של התגובה הגלובלית תימצא על ידי לקיחת אחד מהערכים הללו וחלוקתו לפי המקדם המתאים במשוואה:

ו_M = ו_mH2O2 = 0.3 מול / ליטר. דקה = 0.15 מול / ליטר. דקה
2 2

ו_M = ו_mH2O = 0.3 מול / ליטר. דקה = 0.15 מול / ליטר. דקה
2 2

ו_M = ו_mO2 = 0.15 מול / ליטר. דקה = 0.15 מול / ליטר. דקה
1 1

שימו לב ששלושת הערכים שווים, לכן קצב התגובה זהה לפונקציה של כל מגיב או מוצר, באותו מרווח זמן.

עם זאת, כיצד נמצאו ערכי המהירויות הממוצעות של כל אחד מהחומרים המעורבים בתגובות אלו?

אפשר לחשב את זה חלוקת השונות בריכוז החומר (ריאגנט או מוצר) לפי מרווח הזמן. אם נקבע את המהירות הממוצעת של אחד מה- ריאגנטים מהתגובה, נצטרך לשים א סימן שלילי לפני, או אחר שקול את ערך הריכוז במודול ||, מאחר וריכוז המגיב פוחת לאורך זמן, ערך המהירות יהיה שלילי, אך אין מהירות שלילית.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

לדוגמה, שקול את תגובת הפירוק של גז האוזון הבאה (O_{3 (גרם)}) בגז חמצן (O_{2 (גרם)}):

2 O_{3 (גרם)} → 3 O_{2 (גרם)}

בואו נגיד שבבלון היו 10 שומות של גז אוזון, אבל אחרי דקה נותרו רק 4 שומות; פירוש הדבר ש -6 שומות של אוזון הפכו לגז חמצן. אז יש לנו:

2 O_{3 (גרם)} → 3 O_{2 (גרם)}
t = 0 דקות 2 mol / L 0 mol / L.
הוצאות שנוצרו
6 mol / L 9 mol / L
t = 1 דקה 4 mol / L 9 mol / L.

שים לב שמכיוון שיחס התגובה הוא 2: 3, אז אם נעשה שימוש ב- 6 שומות של O₃נוצרו 9 mol של O₂. אז אחרי דקה אחת יש לנו את המהירויות הממוצעות הבאות:

ו_M = - ∆ [₃]
t

ו_M = - ([O_{3 גמר -}  או_ראשית])
t_סופי - t_התחלתי

ו_M = - ([4 - 10])
1– 0

ו_M = 6 mol / L. דקה→ במשך דקה אחת, 6 מילון אוזון הגיבו בכל ליטר המערכת.

ו_M = ∆ [₂]
t

ו_M = ([O_{2 גמר -}  או_ראשית])
t_סופי - t_התחלתי

ו_M = ([9 - 0])
1– 0

ו_M = 9 mol / L. דקה→ במשך דקה אחת נוצרו 9 שומות חמצן בכל ליטר המערכת.

זה מראה לנו שאנחנו יכולים לחשב את המהירות הממוצעת כפונקציה של המגיבים או כפונקציה של המוצרים.

כעת, אם ברצוננו לחשב את המהירות הממוצעת של התגובה הגלובלית הזו, פשוט עשה כפי שהראינו בהתחלה: חלק את כל אחת מהמהירות הללו לפי המקדמים שלהן במשוואה הכימית:

ו_M = ו_mO3 = 6 mol / L. דקה = 3 mol / L. דקה
2 21

ו_M = ו_mO2 = 9 mol / L. דקה = 3 mol / L. דקה
3 3

ו_M = ו_mO3 = ו_mO2
23

מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה

האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:

FOGAÇA, ג'ניפר רושה ורגס. "מהירות התגובות הכימיות"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm. גישה אליו ב -27 ביוני 2021.