חוק המהירות לתגובות לא אלמנטריות

כמוסבר בטקסט חוק מהירות התגובות הכימיות, המשוואה המשמשת לייצוג חוק המהירות של התגובה ניתנת על ידי תוצר הקבוע המאפיין את התגובה בטמפרטורה מסוימת ואת ריכוזי המגיבים שהועלו לתאריך שלהם מעריכים: v = k. [ה]^α. [B]^β.

ראה דוגמה:

2NO_(ז) → N₂או_{2 (גרם)}

המשוואה למהירות התגובה הזו ניתנת על ידי: v = k. [ב]².

האם זה אומר שבכל המקרים המעריך של ריכוז המגיב יהיה שווה בדיוק למקדם בתגובה?

אל. זה קרה רק במקרה זה מכיוון שמדובר בתגובה אלמנטרית, כלומר מדובר בתגובה שמתרחשת בצעד אחד, ללא תרכובות ביניים. במקרים בהם התגובה אינה אלמנטרית, יש לקבוע את המעריכים באופן ניסיוני.אבל איך זה נעשה? ואיך אפשר לדעת אם התגובה היא אלמנטרית או לא?

ובכן, הבה נבחן תגובה נוספת:

CO + NO₂ → CO₂ + לא

נניח שמדען ביצע תגובה זו מספר פעמים, תוך שהוא משנה את ריכוז המגיבים בדרכים שונות אך שומר על קבוע הטמפרטורה. הוא השיג את הנתונים הבאים:

שים לב כי מהשלב הראשון לשני, הוא הכפיל את ריכוז ה- CO, מה שלא שינה את קצב התגובה.

לכן, המעריך של חומר זה הוא אפס. מכיוון שכל מספר שהועלה לאפס שווה ל -1, CO אינו משתתף במשוואת קצב התגובה.

כעת, ראו כי מהניסוי השני ועד השלישי ריכוז ה- NO הוכפל₂, שגרם למהירות התגובה להכפיל את עצמה.

לפיכך, מערך הריכוז של חומר זה במשוואה לקצב התגובות שווה ל- 2 (4/2).

בדרך זו אנו מגלים מה המשוואה למהירות התגובה הזו: v = k. [ב₂]².

שים לב שבמקרה זה המעריך במשוואה לא היה שווה למקדם בתגובה. לכן אנו יכולים להסיק שתגובה זו אינה אלמנטרית. לאחר אימות ניסיוני של חוק המהירות, על המדען להציע מנגנון ש הסביר את התגובה הזו, כלומר, עליה להציע מערך צעדים התואם את הנתונים הניסויים של זה תהליך.

המנגנון הבא הוצע:

שלב 1 (איטי):  ב_{2 (גרם)} + לא_{2 (גרם)} → לא_{3 (ז)} + לא_(ז)
שלב 2 (מהיר):ב_{3 (ז)} + CO_(ז) → CO_{2 (גרם)} + לא_{2 (גרם)}

משוואה גלובלית:CO + NO₂ → CO₂ + לא

ראו שחוק המהירות הניסיונית עולה בקנה אחד עם הצעד האיטי ביותר:

v_{גלוֹבָּלִי} = v_{צעד איטי}

k. [ב₂]² = k. [ב₂]. [ב₂]

זה מראה לנו שבכל מנגנון, השלב שקובע את קצב התפתחות התגובה תמיד יהיה צעד איטיכלומר, קצב התפתחות התגובה הגלובלית יהיה פרופורציונלי רק לריכוזי הריאגנטים שהשתתפו בשלב האיטי.

חשוב לקבוע נכון את האקספוננטים הללו מכיוון שהם אלה שיעידו על סדר התגובה.

מאת ג'ניפר פוגאצה
בוגר כימיה

מָקוֹר: בית ספר ברזיל - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm