Legea vitezei pentru reacțiile neelementare

Așa cum se explică în text Legea vitezei reacțiilor chimice, ecuația utilizată pentru a reprezenta legea vitezei unei reacții este dată de produsul constantei caracteristică reacției la o temperatură dată și concentrațiile reactanților crescute la nivelul lor exponenți: v = k. [THE]^α. [B]^β.

Vezi un exemplu:

2NO_(g) → N₂O_{2 (g)}

Ecuația vitezei acestei reacții este dată de: v = k. [LA]².

Aceasta înseamnă că, în toate cazurile, exponentul concentrației reactantului va fi exact egal cu coeficientul său din reacție?

Nu face. Acest lucru s-a întâmplat doar în acest caz, deoarece este o reacție elementară, adică este o reacție care are loc într-o singură etapă, fără compuși intermediari. În cazurile în care reacția nu este elementară, exponenții trebuie determinați experimental.Dar cum se face asta? Și cum este posibil să știm dacă reacția este elementară sau nu?

Ei bine, să luăm în considerare o altă reacție:

CO + NR₂ → CO₂ + NU

Să presupunem că un om de știință a efectuat această reacție de mai multe ori, schimbând concentrația reactanților în moduri diferite, dar menținând temperatura constantă. El a obținut următoarele date:

Rețineți că de la primul la al doilea pas, el a dublat concentrația de CO, ceea ce nu a modificat viteza de reacție.

Prin urmare, exponentul acestei substanțe este zero. Deoarece orice număr crescut la zero este egal cu 1, CO nu participă la ecuația vitezei de reacție.

Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)

Acum, vezi că de la al 2-lea experiment la al 3-lea concentrația de NO sa dublat₂, ceea ce a determinat viteza de reacție de patru ori.

Astfel, exponentul concentrației acestei substanțe în ecuația vitezei reacțiilor este egal cu 2 (4/2).

În acest fel, aflăm care este ecuația pentru viteza acestei reacții: v = k. [LA₂]².

Rețineți că, în acest caz, exponentul din ecuație nu a fost egal cu coeficientul din reacție. Prin urmare, putem concluziona că această reacție nu este elementară. După verificarea experimentală a legii vitezei, omul de știință ar trebui să sugereze un mecanism care a explicat această reacție, adică ar trebui să propună un set de pași în concordanță cu datele experimentale ale acesteia proces.

A fost propus următorul mecanism:

Etapa 1 (lent):  LA_{2 (g)} + NU_{2 (g)} → NU_{3 (g)} + NU_(g)
Pasul 2 (rapid):LA_{3 (g)} + CO_(g) → CO_{2 (g)} + NU_{2 (g)}

Ecuație globală:CO + NR₂ → CO₂ + NU

Vedeți că legea vitezei experimentale coincide cu cel mai lent pas:

v_global = v_{pas lent}

k. [LA₂]² = k. [LA₂]. [LA₂]

Acest lucru ne arată că, în orice mecanism, stadiul care determină rata de dezvoltare a unei reacții va fi întotdeauna pas lent, adică viteza de dezvoltare a reacției globale va fi proporțională numai cu concentrațiile reactivilor care au participat la etapa lentă.

Este important să determinați corect acești exponenți, deoarece aceștia vor indica ordinea reacției.

De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie

Doriți să faceți referire la acest text într-o școală sau într-o lucrare academică? Uite:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Legea vitezei pentru reacțiile neelementare”; Școala din Brazilia. Disponibil in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm. Accesat la 27 iunie 2021.