Закон скорости для неэлементарных реакций

Как объяснено в тексте Закон скорости химических реакций, уравнение, используемое для представления закона скорости реакции, дается произведением константы характеристику реакции при определенной температуре и концентрации реагентов, доведенные до их соответствующих значений. показатели: v = k. [THE]^α. [B]^β.

См. Пример:

2НО_(грамм) → N₂О_{2 (г)}

Уравнение скорости этой реакции определяется следующим образом: v = k. [НА]².

Означает ли это, что во всех случаях показатель концентрации реагента будет в точности равен его коэффициенту в реакции?

Не. Это произошло только в этом случае, потому что это элементарная реакция, то есть реакция, протекающая в одну стадию, без промежуточных соединений. В случаях, когда реакция не является элементарной, показатели должны определяться экспериментально..Но как это сделать? А как узнать, элементарна реакция или нет?

Что ж, рассмотрим другую реакцию:

CO + NO₂ → CO₂ + НЕТ

Допустим, ученый провел эту реакцию несколько раз, по-разному изменяя концентрацию реагентов, но сохраняя постоянную температуру. Он получил следующие данные:

Обратите внимание, что от первого ко второму этапу он удвоил концентрацию CO, что не повлияло на скорость реакции.

Следовательно, показатель степени этого вещества равен нулю. Поскольку любое число, доведенное до нуля, равно 1, CO не участвует в уравнении скорости реакции.

Теперь посмотрите, что со 2-го по 3-й эксперимент концентрация NO увеличилась вдвое.₂, что привело к четырехкратному увеличению скорости реакции.

Таким образом, показатель концентрации этого вещества в уравнении скорости реакции равен 2 (4/2).

Таким образом, мы узнаем, каково уравнение скорости этой реакции: v = k. [НА₂]².

Обратите внимание, что в этом случае показатель степени в уравнении не был равен коэффициенту реакции. Следовательно, можно сделать вывод, что эта реакция не элементарна. После экспериментальной проверки закона скорости ученый должен предложить механизм, который объяснил эту реакцию, то есть должен предложить набор шагов, согласующихся с экспериментальными данными этого процесс.

Был предложен следующий механизм:

1 этап (медленный):  НА_{2 (г)} + НЕТ_{2 (г)} → НЕТ_{3 (г)} + НЕТ_(грамм)
Шаг 2 (быстрый):НА_{3 (г)} + CO_(грамм) → CO_{2 (г)} + НЕТ_{2 (г)}

Глобальное уравнение:CO + NO₂ → CO₂ + НЕТ

Смотрите, что закон экспериментальной скорости совпадает с самым медленным шагом:

v_{Глобальный} = v_{медленный шаг}

k. [НА₂]² = k. [НА₂]. [НА₂]

Это показывает нам, что в любом механизме стадия, определяющая скорость развития реакции, всегда будет медленный шаг, то есть скорость развития глобальной реакции будет пропорциональна только концентрациям реагентов, участвовавших в медленной стадии.

Важно правильно определить эти показатели, потому что именно они будут указывать на порядок реакции.

Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет

Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm