სიჩქარის კანონი არა ელემენტარული რეაქციებისათვის

როგორც ტექსტშია განმარტებული ქიმიური რეაქციების სიჩქარის კანონი, განტოლება, რომელიც გამოიყენება რეაქციის სიჩქარის კანონის გამოსახატავად, მოცემულია მუდმივის პროდუქტით რეაქციის მახასიათებელი გარკვეულ ტემპერატურაზე და რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაცია ამაღლებული შესაბამის ტემპერატურაზე ექსპონენტები: v = კ [THE]^α. [B]^β.

იხილეთ მაგალითი:

2NO_(ზ) → ნ₂ო_{2 (გ)}

ამ რეაქციის სიჩქარის განტოლება მოცემულია შემდეგით: v = კ [იმ]².

ნიშნავს ეს იმას, რომ ყველა შემთხვევაში რეაქტივის კონცენტრაციის ექსპონატი ზუსტად ტოლია მისი კოეფიციენტის რეაქციაში?

Არ. ეს მხოლოდ ამ შემთხვევაში მოხდა, რადგან ეს არის ელემენტარული რეაქცია, ეს არის რეაქცია, რომელიც ხდება ერთ საფეხურზე, შუალედური ნაერთების გარეშე. იმ შემთხვევებში, როდესაც რეაქცია არ არის ელემენტარული, ექსპონენტები უნდა განისაზღვროს ექსპერიმენტულად.როგორ ხდება ეს? და როგორ არის შესაძლებელი იმის ცოდნა, რეაქცია ელემენტარულია თუ არა?

მოდით, განვიხილოთ სხვა რეაქცია:

CO + არა₂ → CO₂ + არა

ვთქვათ, მეცნიერმა რამდენჯერმე შეასრულა ეს რეაქცია, რეაქტიული ნივთიერებების კონცენტრაცია სხვადასხვა გზით შეცვალა, მაგრამ ტემპერატურა უცვლელი იყო. მან მოიპოვა შემდეგი მონაცემები:

გაითვალისწინეთ, რომ პირველიდან მეორე ეტაპზე მან გაორმაგდა CO კონცენტრაცია, რამაც არ შეცვალა რეაქციის სიჩქარე.

ამიტომ, ამ ნივთიერების ექსპონატი ნულის ტოლია. მას შემდეგ, რაც ნულოვანზე აყვანილი ნებისმიერი რიცხვი უდრის 1-ს, CO არ მონაწილეობს რეაქციის სიჩქარის განტოლებაში.

ახლა, ნახეთ, რომ მე –2 ექსპერიმენტიდან მე – 3 – მდე NO კონცენტრაცია გაორმაგდა₂, რამაც გამოიწვია რეაქციის სიჩქარის გასამმაგება.

ამრიგად, ამ ნივთიერების კონცენტრაციის ექსპონატი რეაქციების სიჩქარის განტოლებაში ტოლია 2 (4/2).

ამ გზით ჩვენ გავარკვევთ რა არის განტოლება ამ რეაქციის სიჩქარისთვის: v = კ [იქ₂]².

გაითვალისწინეთ, რომ ამ შემთხვევაში განტოლების ექსპონენტი არ იყო ტოლი რეაქციის კოეფიციენტისა. აქედან გამომდინარე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ეს რეაქცია არ არის ელემენტარული. ექსპერიმენტული სიჩქარის კანონის შემოწმების შემდეგ, მეცნიერმა უნდა შემოგვთავაზოს მექანიზმი, რომელიც განმარტა ეს რეაქცია, ანუ უნდა შემოგთავაზოთ ნაბიჯების კომპლექტი, რომლებიც შეესაბამება ამის ექსპერიმენტულ მონაცემებს პროცესი

შემოთავაზებული იქნა შემდეგი მექანიზმი:

ეტაპი 1 (ნელი):  იქ_{2 (გ)} + არა_{2 (გ)} → არა_{3 (გ)} + არა_(ზ)
ნაბიჯი 2 (სწრაფი):იქ_{3 (გ)} + CO_(ზ) → CO_{2 (გ)} + არა_{2 (გ)}

გლობალური განტოლება:CO + არა₂ → CO₂ + არა

იხილეთ, რომ ექსპერიმენტული სიჩქარის კანონი ემთხვევა ყველაზე ნელა ნაბიჯს:

ვ_{გლობალური} = ვ_{ნელი ნაბიჯი}

კ [იქ₂]² = კ [იქ₂]. [იქ₂]

ეს გვაჩვენებს, რომ ნებისმიერ მექანიზმში, ეტაპი, რომელიც განსაზღვრავს რეაქციის განვითარების სიჩქარეს, ყოველთვის იქნება ნელი ნაბიჯი, ანუ გლობალური რეაქციის განვითარების სიჩქარე იქნება მხოლოდ რეაგენტების კონცენტრაციის პროპორციული, რომლებიც მონაწილეობდნენ ნელ ნაბიჯში.

მნიშვნელოვანია, რომ სწორად განისაზღვროს ეს ექსპონატები, რადგან ისინი მიუთითებენ რეაქციის თანმიმდევრობით.

ჯენიფერ ფოგაჩას მიერ
დაამთავრა ქიმია

წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm