Ķīmisko reakciju ātrums. Reakciju ātruma izpēte

Ķīmiskā kinētika ir lauks, kas pēta faktorus, kas ietekmē ķīmisko reakciju attīstības ātrumu, tas ir, ātrumu, kādā tās notiek. Šajā jomā notiek arvien vairāk pētījumu, jo mēs bieži vēlamies paātrināt dažas reakcijas vai palēnināt citas. Tas ir īpaši svarīgi nozarēm, un šim pētījumam ir svarīgas tehnoloģiskas sekas.

Bet, tā kā reakcijas ātrums katrā laika intervālā un atkarībā no vielas var atšķirties, ir ierasts aprēķināt vidējais reakcijas ātrums.

Apsveriet šādu vispārīgu reakciju, kur koeficienti ir mazie burti, bet reaģenti un produkti tiek attēloti ar lielajiem burtiem:

a A + b B → c C + d D

Tiks norādīts šīs reakcijas vidējais ātrums dalot jebkuras reaģējošās vielas vidējo reakcijas ātrumu vai jebkura produkta vidējo veidošanās ātrumu ar tā attiecīgo koeficientu ķīmiskajā vienādojumā. To dod:

Piemēram, ņemiet vērā ūdeņraža peroksīda sadalīšanās reakciju:

2 stundas₂O_{2 (aq)} → 2 H₂O₍₁₎ + 1 O_{2. punkta g) apakšpunkts}

Pieņemsim, ka 1 minūtes laikā veidojās 0,3 mol / L H₂O un 0,15 mol / l O₂, savukārt 0,3 mol / l H sadalījās

₂O₂, tas ir, šo vielu vidējie sadalīšanās un veidošanās ātrumi reakcijā ir:

V_mH2O2 = 0,3 mol / l. min

V_mH2O = 0,3 mol / l. min

V_mO2 = 0,15 mol / l. min

Globālās reakcijas vidējais ātrums tiks noteikts, ņemot vienu no šīm vērtībām un dalot to ar attiecīgo koeficientu vienādojumā:

V_m = V_mH2O2 = 0,3 mol / l. min = 0,15 mol / l. min
2 2

V_m = V_mH2O = 0,3 mol / l. min = 0,15 mol / l. min
2 2

V_m = V_mO2 = 0,15 mol / l. min = 0,15 mol / l. min
1 1

Ņemiet vērā, ka trīs vērtības ir vienādas, tāpēc reakcijas ātrums ir tāds pats kā jebkura reaģenta vai produkta funkcijai tajā pašā laika intervālā.

Tomēr kā tika atrastas katras šajās reakcijās iesaistītās vielas vidējā ātruma vērtības?

To var aprēķināt dalot vielas (reaģenta vai produkta) koncentrācijas svārstības ar laika intervālu. Ja mēs plānojam noteikt vidējo ātrumu vienam no reaģenti no reakcijas mums būs jāievieto a negatīva zīme vai arī ņemiet vērā koncentrācijas vērtību modulī ||, tā kā, tā kā reaģenta koncentrācija laika gaitā samazinās, ātruma vērtība būtu negatīva, bet negatīva ātruma nav.

Piemēram, apsveriet šādu ozona gāzes sadalīšanās reakciju (O_{3. punkta g) apakšpunkts}) skābekļa gāzē (O_{2. punkta g) apakšpunkts}):

2 O_{3. punkta g) apakšpunkts} → 3 O_{2. punkta g) apakšpunkts}

Teiksim, ka balonā bija 10 moli ozona gāzes, bet pēc 1 minūtes bija palikuši tikai 4 moli; tas nozīmē, ka 6 moli ozona pārvērtās par skābekļa gāzi. Tātad mums ir:

2 O_{3. punkta g) apakšpunkts} → 3 O_{2. punkta g) apakšpunkts}
t = 0 min 2 mol / L 0 mol / L
izveidojušies izdevumi
6 mol / L 9 mol / L
t = 1 min 4 mol / L 9 mol / L

Ņemiet vērā, ka, tā kā reakcijas attiecība ir 2: 3, tad, ja tiktu izmantoti 6 moli O₃Veidojās 9 mol O₂. Tātad pēc 1 minūtes mums ir šādi vidējie ātrumi:

V_m = - ∆ [The₃]
t

V_m = - ([O_{3. fināls -}  O_3inicial])
t_Fināls - t_{sākotnējais}

V_m = - ([4 - 10])
1– 0

V_m = 6 mol / l. min→ Vienu minūti katrā sistēmas litrā reaģēja 6 mol ozona.

V_m = ∆ [The₂]
t

V_m = ([O_{2. fināls -}  O_2inicial])
t_Fināls - t_{sākotnējais}

V_m = ([9 - 0])
1– 0

V_m = 9 mol / l. min→ 1 minūtes laikā katrā sistēmas litrā izveidojās 9 mol skābekļa.

Tas mums parāda, ka mēs varam aprēķināt vidējo ātrumu kā reaģentu vai kā produktu funkciju.

Ja mēs vēlamies aprēķināt šīs globālās reakcijas vidējo ātrumu, rīkojieties tā, kā parādījām sākumā: sadaliet katru no šiem ātrumiem ar to attiecīgajiem koeficientiem ķīmiskajā vienādojumā:

V_m = V_mO3 = 6 mol / l. min = 3 mol / l. min
2 21

V_m = V_mO2 = 9 mol / l. min = 3 mol / l. min
3 3

V_m = V_mO3 = V_mO2
23

Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju

Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm