Szybkość reakcji chemicznych. Badanie szybkości reakcji

TEN Kinetyka chemiczna to dziedzina zajmująca się badaniem czynników wpływających na tempo rozwoju reakcji chemicznych, czyli szybkość ich zachodzenia. W tej dziedzinie jest coraz więcej badań, ponieważ często chcemy przyspieszyć niektóre reakcje lub spowolnić inne. Jest to szczególnie ważne dla przemysłu, a badania te mają ważne konsekwencje technologiczne.

Ale ponieważ szybkość reakcji może się zmieniać w każdym przedziale czasowym i od jednej substancji do drugiej, zwyczajowo oblicza się średnia szybkość reakcji.

Rozważmy następującą ogólną reakcję, w której współczynnikami są małe litery, a reagenty i produkty są reprezentowane przez wielkie litery:

a A + b B → c C + d D

Zostanie podana średnia prędkość tej reakcji dzieląc średnią szybkość reakcji dowolnej z reagujących substancji lub średnią szybkość tworzenia dowolnego z produktów przez odpowiedni współczynnik w równaniu chemicznym. Podaje to:

Rozważmy na przykład reakcję rozkładu nadtlenku wodoru:

2 godziny₂O_2(aq) → 2 godz₂O₍₁₎ + 1 O_{2 (g)}

Załóżmy, że w ciągu 1 minuty powstało 0,3 mol/L H₂O i 0,15 mol/L O₂, podczas gdy 0,3 mol/L H uległ rozkładowi₂O₂, czyli średnie szybkości rozkładu i powstawania tych substancji w reakcji wynoszą:

V_mH2O2 = 0,3 mol/L. min

V_mH2O = 0,3 mol/L. min

V_mO2 = 0,15 mol/L. min

Średnia prędkość globalnej reakcji zostanie znaleziona, biorąc jedną z tych wartości i dzieląc ją przez odpowiedni współczynnik w równaniu:

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

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

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

Należy zauważyć, że te trzy wartości są równe, dlatego szybkość reakcji jest taka sama jak funkcja dowolnego substratu lub produktu w tym samym przedziale czasowym.

Jak jednak znaleziono wartości średnich prędkości każdej z substancji biorących udział w tych reakcjach?

Można to obliczyć podzielenie zmiany stężenia substancji (odczynnika lub produktu) przez przedział czasu. Jeśli zamierzamy określić średnią prędkość jednego z odczynniki reakcji, będziemy musieli umieścić znak ujemny wcześniej lub rozważ wartość stężenia w module ||, ponieważ, ponieważ stężenie reagenta zmniejsza się w czasie, wartość prędkości byłaby ujemna, ale nie ma prędkości ujemnej.

Rozważmy na przykład następującą reakcję rozkładu gazu ozonowego (O_3(g)) w gazowym tlenie (O_2(g)):

2 O_3(g) → 3 O_2(g)

Powiedzmy, że w balonie było 10 moli gazowego ozonu, ale po 1 minucie pozostały tylko 4 mole; oznacza to, że 6 moli ozonu zamieniło się w gazowy tlen. Więc mamy:

2 O_3(g) → 3 O_2(g)
t = 0 min 2 mol/L 0 mol/L
powstałe wydatki
6 mol/L 9 mol/L
t = 1 min 4 mol/L 9 mol/L

Zauważ, że skoro stosunek reakcji wynosi 2:3, to jeśli użyto 6 moli O₃, powstało 9 moli O₂. Tak więc po 1 minucie mamy następujące średnie prędkości:

V_m = - [The₃]
t

V_m = - ([O_{3finał -}  O_3początkowe])
t_Finał - t_Inicjał

V_m = - ([4 - 10])
1– 0

V_m = 6 mol/L. min→ Przez 1 minutę w każdym litrze układu przereagowało 6 moli ozonu.

V_m = [The₂]
t

V_m = ([O_{2finał -}  O_2początkowe])
t_Finał - t_Inicjał

V_m = ([9 - 0])
1– 0

V_m = 9 mol/L. min→ W ciągu 1 minuty w każdym litrze układu powstało 9 moli tlenu.

To pokazuje nam, że możemy obliczyć średnią prędkość jako funkcję reagentów lub jako funkcję produktów.

Teraz, jeśli chcemy obliczyć średnią prędkość tej globalnej reakcji, zrób tak, jak pokazaliśmy na początku: podziel każdą z tych prędkości przez ich odpowiednie współczynniki w równaniu chemicznym:

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

Jennifer Fogaça
Absolwent chemii

Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm