Greitis dėsnis ne elementarių reakcijų

Kaip paaiškinta tekste Cheminių reakcijų greičio dėsnis, reakcijos greičio dėsniui apibūdinti naudojama lygtis gaunama iš konstantos sandaugos būdingas reakcijai esant tam tikrai temperatūrai ir reaguojančių medžiagų koncentracijai, pakeltai iki atitinkamos eksponentai: v = k. [THE]^α. [B]^β.

Žr. Pavyzdį:

2NO_g) → N₂O_{2 g)}

Šios reakcijos greičio lygtį pateikia: v = k. [PRIE]².

Ar tai reiškia, kad visais atvejais reagento koncentracijos rodiklis bus lygus jo koeficientui reakcijoje?

Nereikia. Tai įvyko tik šiuo atveju, nes tai yra elementari reakcija, tai yra reakcija, vykstanti viename etape be tarpinių junginių. Tais atvejais, kai reakcija nėra elementari, eksponentus reikia nustatyti eksperimentiškai.Bet kaip tai daroma? Ir kaip galima žinoti, ar reakcija yra elementari, ar ne?

Na, apsvarstykime kitą reakciją:

CO + NE₂ → CO₂ + NE

Tarkime, mokslininkas kelis kartus atliko šią reakciją, įvairiai keisdamas reagentų koncentraciją, tačiau palaikydamas pastovią temperatūrą. Jis gavo šiuos duomenis:

Atkreipkite dėmesį, kad nuo pirmo iki antro žingsnio jis padvigubino CO koncentraciją, o tai nepakeitė reakcijos greičio.

Todėl šios medžiagos rodiklis yra lygus nuliui. Kadangi bet koks skaičius, pakeltas iki nulio, yra lygus 1, CO nedalyvauja reakcijos greičio lygtyje.

Dabar pamatykite, kad nuo 2-ojo iki 3-ojo eksperimento NO koncentracija padvigubėjo₂, dėl kurio reakcijos greitis padidėjo keturis kartus.

Taigi šios medžiagos koncentracijos rodiklis reakcijų greičio lygtyje yra lygus 2 (4/2).

Tokiu būdu mes sužinome, kokia yra šios reakcijos greičio lygtis: v = k. [PRIE₂]².

Atkreipkite dėmesį, kad šiuo atveju lygties rodiklis nebuvo lygus reakcijos koeficientui. Todėl galime daryti išvadą, kad ši reakcija nėra elementari. Eksperimentiškai patikrinęs greičio dėsnį, mokslininkas turėtų pasiūlyti tą mechanizmą paaiškino šią reakciją, tai yra, ji turėtų pasiūlyti žingsnių rinkinį, atitinkantį šios eksperimentinius duomenis procesą.

Buvo pasiūlytas toks mechanizmas:

1 etapas (lėtas):  PRIE_{2 g)} + NE_{2 g)} → NE_{3 g)} + NE_g)
2 žingsnis (greitas):PRIE_{3 g)} + CO_g) → CO_{2 g)} + NE_{2 g)}

Visuotinė lygtis:CO + NE₂ → CO₂ + NE

Pažiūrėkite, ar eksperimentinio greičio dėsnis sutampa su lėčiausiu žingsniu:

v_globalus = v_{lėtas žingsnis}

k. [PRIE₂]² = k. [PRIE₂]. [PRIE₂]

Tai mums parodo, kad bet kuriame mechanizme etapas, lemiantis reakcijos vystymosi greitį, visada bus tas lėtas žingsnis, tai yra, pasaulinės reakcijos išsivystymo greitis bus proporcingas tik lėtame etape dalyvavusių reagentų koncentracijoms.

Svarbu teisingai nustatyti šiuos rodiklius, nes būtent jie nurodys reakcijos tvarką.

Jennifer Fogaça
Baigė chemiją

Šaltinis: Brazilijos mokykla - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm