בשנת 1864 ניסחו הכימאים קאטו מקסימיליאן גולדברג ופיטר וואג ' חוק המהירות, שמציע שמהירות התגובה הכימית נקבעת אך ורק על ידי המגיבים של אותה תגובה.
חוק המהירות נקבע או מיוצג על ידי ביטוי מתמטי שמשיג את תוצר ה- ריכוזים במול / ליטר של המגיבים, הועלו למקדמיהם בהתאמה (א, ב) סטויוכיומטרית (איזון ערכים) עם קבוע (k).
v = k. [מגיב 1]ה. [מגיב 2]ב
לבנות את הביטוי המתייחס חוק המהירות, חיוני שנדע אם התגובה היא אלמנטרית (מעובדת בשלב אחד) או לא אלמנטרית (אשר מעובדת בכמה שלבים).
חוק המהירות לתגובות אלמנטריות
לתגובות שמתנהלות בצעד אחד, הביטוי של חוק המהירות משתמש במרכיבי (מגיבים ומקדמיהם) של המשוואה. דוגמא:
1 CH4 (גרם) + 2 O2 → CO2 + 2 H2או
בתגובה אלמנטרית זו, יש לנו את המגיבים המתאן (CH4, עם מקדם 1) וחמצן (O2, עם המקדם 2). לפיכך, ביטוי חוק המהירות יהיה:
v = k. [CH4]1[O2]2
חוק המהירות לתגובות לא אלמנטריות
כתגובות לא אלמנטריות מתרחשות בכמה שלבים, הקובעים את הביטוי של חוק המהירות זה תלוי בניתוח ההשפעה של כל מגיב על מהירות כל צעד. לשם כך, התרגילים או הטקסטים מספקים טבלה המכילה ערכי ריכוז ומהירות לכל שלב, כמו בדוגמה שלהלן:
a A + b B + c C → d D
מכיוון שהטבלה כוללת ארבע שורות, לכן מדובר בתגובה לא-אלמנטרית המעובדת בארבעה שלבים, והגיבים שלה הם A, B ו- C. כעת, כדי לדעת את המקדמים שיש להם, עלינו לבצע את השלבים הבאים:
שלב ראשון: לקבוע את להזמין של מגיב א.
לשם כך עלינו לבחור שני שלבים בהם ריכוז A משתנה, וזה של B ו- C אינו משתנה. לפיכך, הצעדים שנבחרו הם הראשונים והשניים, בהם יש לנו את השינויים הבאים:
אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)
- ריכוז X: כפל ערך, כשהוא עובר מ -2 ל -4;
- מהירות: פי ארבעה בערך כשהוא עובר מ 0.5 ל -2.
לפיכך, הניתוח צריך להיות:
2. [X] = 4. v
הצבת שני הערכים על אותו בסיס:
2. [X] = 22.v
יש לנו שההבדל הוא האקספוננט 2, ולכן הסדר של A יהיה 2.
שלב שני: קביעת סדר המגיב ב '.
לשם כך עלינו לבחור שני שלבים בהם ריכוז B משתנה, וזה של A ו- C אינו משתנה. לפיכך, השלבים שנבחרו הם 2ה ובגיל 3ה, בהם יש לנו את השינויים הבאים:
- ריכוז Y: כפל ערך, כשהוא עובר מ -3 ל -6;
- מהירות: אינו משנה את ערכו, שכן היה 2 ונשאר 2.
לפיכך, הניתוח צריך להיות:
2. [X] = 2. v
מכיוון ששני הערכים כבר על בסיס זהה, והשינוי בריכוז אינו משנה את המהירות, אז הסדר של B יהיה 0.
שלב שלישי: קביעת סדר המגיב C.
לשם כך עלינו לבחור שני שלבים בהם ריכוז C משתנה, וזה של X אינו משתנה. השלבים שנבחרו הם 3ה ובגיל 4ה, בהם יש לנו את השינויים הבאים:
- ריכוז Y: ערך כפול מכיוון שהוא עובר מ -1 ל -2;
- מהירות: מכפיל את הערך, כאשר הוא עובר בין 2 ל -16.
לפיכך, הניתוח צריך להיות:
2. [X] = 16. v
הצבת שני הערכים על אותו בסיס:
2. [X] = 24.v
יש לנו שההבדל הוא האקספוננט 2, אז הסדר של C יהיה 4.
שלב 4: הרכיבו את ביטוי המהירות.
כדי להרכיב את ביטוי המהירות הזה, פשוט הכפל את ריכוזי המגיבים, המועלים בסדרים שלהם בהתאמה, בקבוע (k):
v = k. [A]2. [B]0. [Ç]4
אוֹ
v = k. [A]2..1. [ג]4
v = k. [A]2.. [Ç]4
על ידי. דיוגו לופס
האם תרצה להתייחס לטקסט זה בבית ספר או בעבודה אקדמית? תראה:
DAYS, דיוגו לופס. "מה חוק המהירות?"; בית ספר ברזיל. אפשר להשיג ב: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-da-velocidade.htm. גישה אליו ב -28 ביוני 2021.
