În anul 1864, chimiștii Cato Maximilian Guldberg și Peter Waage au formulat legea vitezei, care propune ca viteza unei reacții chimice să fie determinată exclusiv de reactanții acelei reacții.
legea vitezei este afirmat sau reprezentat printr-o expresie matematică care obține produsul concentrațiile în mol / L dintre reactanți, crescuți la coeficienții lor respectivi (a, b) stoichiometrici (valori de echilibrare) cu o constantă (k).
v = k. [reactiv 1]. [reactivul 2]B
Pentru a construi expresia referitoare la legea vitezei, este esențial să știm dacă reacția este elementară (procesată într-un singur pas) sau neelementară (care este procesată în mai multe etape).
Legea vitezei pentru reacțiile elementare
Pentru reacțiile care se desfășoară într-un singur pas, expresia lui legea vitezei folosește componentele (reactanții și coeficienții acestora) ecuației. Exemplu:
1 CH4 (g) + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
În această reacție elementară, avem reactanții metan (CH4, cu coeficientul 1) și oxigen (O2, cu coeficientul 2). Astfel, expresia legii vitezei va fi:
v = k. [CH4]1. [O2]2
Legea vitezei pentru reacțiile neelementare
Deoarece reacțiile neelementare apar în mai mulți pași, determinând expresia lui legea vitezei depinde de analiza influenței fiecărui reactiv asupra vitezei fiecărei etape. Pentru aceasta, exercițiile sau textele oferă un tabel care conține valorile concentrației și vitezei pentru fiecare pas, ca în exemplul de mai jos:
a A + b B + c C → d D
Deoarece tabelul are patru linii, prin urmare, este o reacție non-elementară care este procesată în patru etape, iar reactanții săi sunt A, B și C. Acum, pentru a cunoaște coeficienții pe care îi au, trebuie să parcurgem următorii pași:
Pasul 1: determinați Ordin a reactivului A.
Pentru aceasta, trebuie să alegem două etape în care concentrația lui A se schimbă și cea a lui B și C nu se schimbă. Astfel, pașii aleși sunt primul și al doilea, în care avem următoarele modificări:
- Concentrația lui X: dublează valoarea, deoarece merge de la 2 la 4;
- Viteza: cvadruplează valoarea, de la 0,5 la 2.
Astfel, analiza ar trebui să fie:
2. [X] = 4.v
Punerea celor două valori pe aceeași bază:
2. [X] = 22.v
Avem că diferența este exponentul 2, deci ordinea lui A va fi 2.
Pasul 2: Determinați ordinea reactivului B.
Pentru aceasta, trebuie să alegem două etape în care concentrația lui B se schimbă, iar cea a lui A și C nu se schimbă. Astfel, pașii aleși sunt cei 2 iar la 3, în care avem următoarele modificări:
- Concentrația Y: dublează valoarea, deoarece merge de la 3 la 6;
- Viteza: nu își schimbă valoarea, deoarece era 2 și rămâne 2.
Astfel, analiza ar trebui să fie:
2. [X] = 2.v
Deoarece cele două valori sunt deja pe aceeași bază, iar schimbarea concentrației nu modifică viteza, atunci ordinea lui B va fi 0.
Pasul 3: Determinați ordinea reactivului C.
Pentru aceasta, trebuie să alegem două etape în care se schimbă concentrația de C, iar cea a lui X nu se schimbă. Etapele alese sunt cele 3 iar la 4, în care avem următoarele modificări:
- Concentrația Y: dublează valoarea, deoarece merge de la 1 la 2;
- Viteza: redă valoarea, deoarece merge de la 2 la 16.
Astfel, analiza ar trebui să fie:
2. [X] = 16.v
Punerea celor două valori pe aceeași bază:
2. [X] = 24.v
Avem că diferența este exponentul 2, deci ordinea lui C va fi 4.
Pasul 4: Asamblați expresia vitezei.
Pentru a asambla această expresie a vitezei, trebuie doar să multiplicați concentrațiile reactanților, crescuți în ordinele lor respective, cu constanta (k):
v = k. [A]2. [B]0. [Ç]4
sau
v = k. [A]2..1. [C]4
v = k. [A]2.. [Ç]4
De mine. Diogo Lopes
Sursă: Școala din Brazilia - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-lei-da-velocidade.htm
