Zoals uitgelegd in de tekst Wet van snelheid van chemische reacties, de vergelijking die wordt gebruikt om de wet van de snelheid van een reactie weer te geven, wordt gegeven door het product van de constante kenmerk van de reactie bij een bepaalde temperatuur en de concentraties van de reactanten verhoogd tot hun respectieve exponenten: v = k. [DE]α. [B]β.
Zie een voorbeeld:
2NO(g) → Nee2O2(g)
De vergelijking voor de snelheid van deze reactie wordt gegeven door: v = k. [BIJ DE]2.
Betekent dit dat in alle gevallen de exponent van de concentratie van de reactant exact gelijk zal zijn aan zijn coëfficiënt in de reactie?
Niet doen. Dit gebeurde alleen in dit geval omdat het een elementaire reactie is, dat wil zeggen, het is een reactie die in een enkele stap plaatsvindt, zonder tussenverbindingen. In gevallen waarin de reactie niet elementair is, moeten de exponenten experimenteel worden bepaald.Maar hoe wordt dit gedaan? En hoe kan men weten of de reactie elementair is of niet?
Laten we eens kijken naar een andere reactie:
CO + NEE2 → CO2 + NEE
Laten we zeggen dat een wetenschapper deze reactie meerdere keren heeft uitgevoerd, waarbij hij de concentratie van de reactanten op verschillende manieren veranderde, maar de temperatuur constant hield. Hij kreeg de volgende gegevens:
Merk op dat hij van de eerste tot de tweede stap de CO-concentratie verdubbelde, wat de reactiesnelheid niet veranderde.
Daarom is de exponent van deze stof nul. Aangezien elk getal dat tot nul wordt verhoogd, gelijk is aan 1, neemt CO niet deel aan de reactiesnelheidsvergelijking.
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Zie nu dat van het 2e experiment naar het 3e de NO-concentratie verdubbelde2, waardoor de reactiesnelheid verviervoudigde.
De exponent van de concentratie van deze stof in de vergelijking voor de reactiesnelheid is dus gelijk aan 2 (4/2).
Op deze manier komen we erachter wat de vergelijking voor de snelheid van deze reactie is: v = k. [BIJ DE2]2.
Merk op dat in dit geval de exponent in de vergelijking niet gelijk was aan de coëfficiënt in de reactie. Daarom kunnen we concluderen dat deze reactie niet elementair is. Na experimenteel de wet van snelheid te hebben geverifieerd, moet de wetenschapper een mechanisme voorstellen dat: verklaarde deze reactie, dat wil zeggen, het zou een reeks stappen moeten voorstellen die consistent zijn met de experimentele gegevens hiervan of werkwijze.
Het volgende mechanisme werd voorgesteld:
Fase 1 (langzaam): BIJ DE2(g) + NEE2(g) → NEE3(g) + NEE(g)
Stap 2 (snel):BIJ DE3(g) + CO(g) → CO2(g) + NEE2(g)
Globale vergelijking:CO + NEE2 → CO2 + NEE
Zie dat de wet van experimentele snelheid samenvalt met de langzaamste stap:
vglobaal = vlangzame stap
k. [BIJ DE2]2 = k. [BIJ DE2]. [BIJ DE2]
Dit laat ons zien dat, in elk mechanisme, het stadium dat de ontwikkelingssnelheid van een reactie bepaalt, altijd het stadium zal zijn langzame stap, dat wil zeggen, de ontwikkelingssnelheid van de globale reactie zal alleen evenredig zijn met de concentraties van de reagentia die hebben deelgenomen aan de langzame stap.
Het is belangrijk om deze exponenten correct te bepalen, omdat zij degenen zijn die de volgorde van de reactie aangeven.
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Wet van snelheid voor niet-elementaire reacties"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm. Betreden op 27 juni 2021.
