Som forklart i teksten Lov om hastighet på kjemiske reaksjoner, ligningen som brukes til å representere loven for reaksjonshastigheten er gitt av produktet av konstanten karakteristisk for reaksjonen ved en bestemt temperatur og konsentrasjonene av reaktantene hevet til deres respektive eksponenter: v = k. [DE]α. [B]β.
Se et eksempel:
2NO(g) → N2O2 (g)
Ligningen for hastigheten på denne reaksjonen er gitt av: v = k. [PÅ]2.
Betyr dette at eksponenten av konsentrasjonen av reaktanten i alle tilfeller vil være nøyaktig lik dens koeffisient i reaksjonen?
Ikke. Dette skjedde bare i dette tilfellet fordi det er en elementær reaksjon, det vil si at det er en reaksjon som finner sted i et enkelt trinn, uten mellomforbindelser. I tilfeller der reaksjonen ikke er elementær, må eksponentene bestemmes eksperimentelt.Men hvordan gjøres dette? Og hvordan er det mulig å vite om reaksjonen er elementær eller ikke?
Vel, la oss vurdere en annen reaksjon:
CO + NO2 → CO2 + NEI
La oss si at en forsker utførte denne reaksjonen flere ganger, og endret konsentrasjonen av reaktantene på forskjellige måter, men holdt temperaturen konstant. Han fikk følgende data:
Merk at han fra første til andre trinn doblet CO-konsentrasjonen, noe som ikke endret reaksjonshastigheten.
Derfor er eksponenten for dette stoffet null. Siden et hvilket som helst tall hevet til null er lik 1, deltar ikke CO i reaksjonshastighetslikningen.
Se nå at fra 2. eksperiment til 3. doblet NO-konsentrasjonen2, som førte til at reaksjonshastigheten ble firedoblet.
Dermed er eksponenten av konsentrasjonen av dette stoffet i ligningen for reaksjonshastigheten lik 2 (4/2).
På denne måten oppdager vi hva ligningen for hastigheten på denne reaksjonen er: v = k. [PÅ2]2.
Merk at i dette tilfellet ikke eksponenten i ligningen var lik koeffisienten i reaksjonen. Derfor kan vi konkludere med at denne reaksjonen ikke er elementær. Etter å ha eksperimentelt verifisert loven om hastighet, bør forskeren foreslå en mekanisme som forklarte denne reaksjonen, det vil si at den bør foreslå et sett med trinn som er i samsvar med eksperimentelle data om dette prosess.
Følgende mekanisme ble foreslått:
Trinn 1 (treg): PÅ2 (g) + NEI2 (g) → NEI3 (g) + NEI(g)
Trinn 2 (rask):PÅ3 (g) + CO(g) → CO2 (g) + NEI2 (g)
Global ligning:CO + NO2 → CO2 + NEI
Se at loven om eksperimentell hastighet sammenfaller med det tregeste trinnet:
vglobal = vsakte trinn
k. [PÅ2]2 = k. [PÅ2]. [PÅ2]
Dette viser oss at, i en hvilken som helst mekanisme, vil stadiet som bestemmer utviklingshastigheten til en reaksjon alltid være sakte trinndet vil si utviklingshastigheten for den globale reaksjonen vil bare være proporsjonal med konsentrasjonene av reagensene som deltok i det langsomme trinnet.
Det er viktig å bestemme disse eksponentene riktig fordi det er de som vil indikere rekkefølgen på reaksjonen.
Av Jennifer Fogaça
Uteksamen i kjemi
Kilde: Brasilskolen - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm