ქიმიური რეაქციების სიჩქარე. რეაქციების სიჩქარის შესწავლა

ქიმიური კინეტიკა არის დარგი, რომელიც შეისწავლის ფაქტორებს, რომლებიც გავლენას ახდენენ ქიმიური რეაქციების განვითარების სიჩქარეზე, ანუ მათ სიჩქარეზე. სულ უფრო და უფრო მეტი კვლევა მიმდინარეობს ამ სფეროს გარშემო, რადგან ჩვენ ხშირად გვინდა დავაჩქაროთ ზოგიერთი რეაქცია ან შევაფერხოთ სხვა. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ინდუსტრიებისთვის და ამ კვლევას მნიშვნელოვანი ტექნოლოგიური შედეგები მოაქვს.

მაგრამ მას შემდეგ, რაც რეაქციის სიჩქარე შეიძლება შეიცვალოს თითოეული დროის ინტერვალით და ერთი ნივთიერიდან მეორეზე, ჩვეულებრივია გამოითვალოს საშუალო რეაქციის სიჩქარე.

განვიხილოთ შემდეგი ზოგადი რეაქცია, სადაც კოეფიციენტებია მცირე ასოები და რეაქტივები და პროდუქტები წარმოდგენილია დიდი ასოებით:

a A + b B → c C + d D

მოცემულია ამ რეაქციის საშუალო სიჩქარე ნებისმიერი რეაქციული ნივთიერების რეაქციის საშუალო სიჩქარის ან რომელიმე პროდუქტის წარმოქმნის საშუალო სიჩქარის დაყოფა ქიმიური განტოლების შესაბამის კოეფიციენტზე. ამას იძლევა:

მაგალითად, განვიხილოთ წყალბადის ზეჟანგის დაშლის რეაქცია:

2 საათი₂ო_{2 (aq)} → 2 ჰ₂ო₍₁₎ + 1 ო_{2 (გ)}

ვთქვათ, რომ 1 წუთში წარმოიქმნა 0.3 მოლი / ლ H

₂O და 0.15 მოლ / ლ O₂, ხოლო 0.3 მოლ / ლ H დაიშალა₂ო₂, ანუ, ამ ნივთიერებების დაშლისა და ფორმირების საშუალო სიჩქარეა რეაქციაში:

ვ_mH2O2 = 0,3 მოლი / ლ. წთ

ვ_mH2O = 0,3 მოლი / ლ. წთ

ვ_mO2 = 0,15 მოლი / ლ. წთ

გლობალური რეაქციის საშუალო სიჩქარე მოიძებნება ერთ-ერთი ამ მნიშვნელობის აღებით და განყოფილებაში მისი შესაბამისი კოეფიციენტის გაყოფით:

ვ_მ = ვ_mH2O2 = 0,3 მოლი / ლ. წთ = 0,15 მოლი / ლ. წთ
2 2

ვ_მ = ვ_mH2O = 0,3 მოლი / ლ. წთ = 0,15 მოლი / ლ. წთ
2 2

ვ_მ = ვ_mO2 = 0,15 მოლი / ლ. წთ = 0,15 მოლი / ლ. წთ
1 1

გაითვალისწინეთ, რომ სამი მნიშვნელობა ტოლია, შესაბამისად, რეაქციის სიჩქარე იგივეა, რაც ნებისმიერი რეაქტივის ან პროდუქტის ფუნქცია, იგივე დროის ინტერვალში.

ამასთან, როგორ იქნა ნაპოვნი ამ რეაქციებში მონაწილე თითოეული ნივთიერების საშუალო სიჩქარის საშუალო მნიშვნელობები?

მისი გამოანგარიშება შესაძლებელია ნივთიერების (რეაგენტის ან პროდუქტის) კონცენტრაციის ვარიაციის დაყოფა დროის ინტერვალისთვის. თუ ჩვენ ვაპირებთ განვსაზღვროთ საშუალო სიჩქარე რომელიმე რეაგენტები რეაქცია, ჩვენ უნდა დააყენოს a უარყოფითი ნიშანი ადრე, ანდა განვიხილოთ კონცენტრაციის მნიშვნელობა მოდულში ||, მას შემდეგ, რაც დროთა განმავლობაში რეაქტივის კონცენტრაცია მცირდება, სიჩქარის მნიშვნელობა უარყოფითი იქნება, მაგრამ უარყოფითი სიჩქარე არ არსებობს.

მაგალითად, გაითვალისწინეთ ოზონის გაზის დაშლის შემდეგი რეაქცია (O_{3 (გ)}) ჟანგბადის აირში (O_{2 (გ)}):

2 ო_{3 (გ)} → 3 O_{2 (გ)}

ვთქვათ, რომ ბუშტში 10 მოლი იყო ოზონის გაზი, მაგრამ 1 წუთის შემდეგ მხოლოდ 4 მოლი დარჩა; ეს ნიშნავს, რომ ოზონის 6 მოლი გადაიქცა ჟანგბადის გაზად. ასე რომ, ჩვენ გვაქვს:

2 ო_{3 (გ)} → 3 O_{2 (გ)}
t = 0 წთ 2 მოლი / ლ 0 მოლ / ლ
ხარჯები ჩამოყალიბდა
6 მოლი / ლ 9 მოლი / ლ
t = 1 წთ 4 მოლი / ლ 9 მოლი / ლ

გაითვალისწინეთ, რომ რადგან რეაქციის თანაფარდობაა 2: 3, მაშინ თუ 6 მოლი O გამოიყენებოდა₃, წარმოიქმნა 9 მოლი O₂. 1 წუთის შემდეგ, ჩვენ გვაქვს შემდეგი საშუალო სიჩქარე:

ვ_მ = - ∆ [The₃]
ტ

ვ_მ = - ([ო_{3 ფინალი -}  ო_{3 საწყისი}])
ტ_{ფინალი} - ტ_{საწყისი}

ვ_მ = - ([4 - 10])
1– 0

ვ_მ = 6 მოლი / ლ. წთ1 1 წუთის განმავლობაში 6 მოლ ოზონი რეაგირებდა სისტემის თითოეულ ლიტრში.

ვ_მ = ∆ [The₂]
ტ

ვ_მ = ([ო_{2 ფინალი -}  ო_{2 საწყისი}])
ტ_{ფინალი} - ტ_{საწყისი}

ვ_მ = ([9 - 0])
1– 0

ვ_მ = 9 მოლი / ლ. წთ1 1 წუთის განმავლობაში სისტემის თითოეულ ლიტრში წარმოიქმნა 9 მოლი ჟანგბადი.

ეს გვაჩვენებს, რომ საშუალო სიჩქარის გამოთვლა შეგვიძლია, როგორც რეაქტიული ნივთიერებების ფუნქცია ან პროდუქტების ფუნქცია.

ახლა, თუ გვსურს გამოვთვალოთ ამ გლობალური რეაქციის საშუალო სიჩქარე, გავაკეთოთ ისე, როგორც ეს ვაჩვენეთ დასაწყისში: თითოეული ეს სიჩქარე დაყავით მათი კოეფიციენტების მიხედვით ქიმიურ განტოლებაში:

ვ_მ = ვ_mO3 = 6 მოლი / ლ. წთ = 3 მოლი / ლ. წთ
2 21

ვ_მ = ვ_mO2 = 9 მოლი / ლ. წთ = 3 მოლი / ლ. წთ
3 3

ვ_მ = ვ_mO3 = ვ_mO2
23

ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია

წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm