Hastigheten til kjemiske reaksjoner. Studie av reaksjonshastigheten

DE Kjemisk kinetikk er et felt som studerer faktorene som påvirker hastigheten på utviklingen av kjemiske reaksjoner, det vil si hastigheten de skjer på. Det er mer og mer forskning rundt dette området, ettersom vi ofte vil fremskynde noen reaksjoner eller bremse andre. Dette er spesielt viktig for næringer, og denne forskningen har viktige teknologiske konsekvenser.

Men siden hastigheten på en reaksjon kan variere for hvert tidsintervall og fra ett stoff til et annet, er det vanlig å beregne gjennomsnittlig reaksjonshastighet.

Tenk på følgende generiske reaksjon, der koeffisientene er små bokstaver og reaktantene og produktene er representert med store bokstaver:

a A + b B → c C + d D

Gjennomsnittlig hastighet for denne reaksjonen vil bli gitt dividere den gjennomsnittlige reaksjonshastigheten til et av de reagerende stoffene eller den gjennomsnittlige dannelseshastigheten for et av produktene med sin respektive koeffisient i den kjemiske ligningen. Dette er gitt av:

Tenk for eksempel på nedbrytningsreaksjonen for hydrogenperoksid:

2 timer₂O_{2 (aq)} → 2 H₂O₍₁₎ + 1 O_{2 (g)}

La oss si at det på 1 minutt ble dannet 0,3 mol / l H₂O og 0,15 mol / L O₂mens 0,3 mol / L H dekomponeres₂O₂, det vil si at gjennomsnittshastighetene for nedbrytning og dannelse av disse stoffene i reaksjonen er:

V_mH2O2 = 0,3 mol / l. min

V_mH2O = 0,3 mol / l. min

V_mO2 = 0,15 mol / l. min

Gjennomsnittshastigheten til den globale reaksjonen vil bli funnet ved å ta en av disse verdiene og dele den med den respektive koeffisienten i ligningen:

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

Legg merke til at de tre verdiene er like, derfor er reaksjonshastigheten den samme som en funksjon av en hvilken som helst reaktant eller et produkt, i samme tidsintervall.

Men hvordan ble verdiene til gjennomsnittshastighetene til hvert av stoffene som var involvert i disse reaksjonene funnet?

Det kan beregnes dele variasjonen i konsentrasjonen av stoffet (reagens eller produkt) med tidsintervallet. Hvis vi skal bestemme gjennomsnittshastigheten til en av reagenser av reaksjonen, må vi sette et negativt tegn før, ellers vurder konsentrasjonsverdien i modul ||, siden konsentrasjonen av reaktanten avtar over tid, vil hastighetsverdien være negativ, men det er ingen negativ hastighet.

Tenk for eksempel på følgende ozongassnedbrytningsreaksjon (O_{3 (g)}) i oksygengass (O_{2 (g)}):

2 O_{3 (g)} → 3 O_{2 (g)}

La oss si at det i en ballong var 10 mol ozongass, men etter 1 minutt var det bare 4 mol igjen; dette betyr at 6 mol ozon ble til oksygengass. Så vi har:

2 O_{3 (g)} → 3 O_{2 (g)}
t = 0 min 2 mol / L 0 mol / L
utgifter dannet
6 mol / L 9 mol / L
t = 1 min 4 mol / L 9 mol / L

Merk at siden reaksjonsforholdet er 2: 3, så hvis 6 mol O ble brukt₃9 mol O ble dannet₂. Så etter 1 minutt har vi følgende gjennomsnittshastigheter:

V_m = - ∆ [The₃]
t

V_m = - ([O_{3final -}  O_{3 initial}])
t_Endelig - t_første

V_m = - ([4 - 10])
1– 0

V_m = 6 mol / l. min→ I 1 minutt reagerte 6 mol ozon i hver liter i systemet.

V_m = ∆ [The₂]
t

V_m = ([O_{2final -}  O_{2 innledende}])
t_Endelig - t_første

V_m = ([9 - 0])
1– 0

V_m = 9 mol / l. min→ I løpet av 1 minutt ble det dannet 9 mol oksygen i hver liter i systemet.

Dette viser oss at vi kan beregne gjennomsnittshastigheten som en funksjon av reaktantene eller som en funksjon av produktene.

Nå, hvis vi vil beregne gjennomsnittshastigheten til denne globale reaksjonen, gjør du bare som vi viste i begynnelsen: del hver av disse hastighetene med deres respektive koeffisienter i den kjemiske ligningen:

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

Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi

Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm