Rýchlosť chemických reakcií. Štúdium rýchlosti reakcií

THE Chemická kinetika je odbor, ktorý študuje faktory ovplyvňujúce rýchlosť vývoja chemických reakcií, teda rýchlosť, akou prebiehajú. V tejto oblasti je čoraz viac výskumov, pretože často chceme niektoré reakcie urýchliť alebo iné spomaliť. To je obzvlášť dôležité pre priemyselné odvetvia a tento výskum má významné technologické dôsledky.

Ale pretože rýchlosť reakcie sa môže meniť v každom časovom intervale a od jednej látky k druhej, je obvyklé vypočítať hodnotu priemerná rýchlosť reakcie.

Zvážte nasledujúcu všeobecnú reakciu, v ktorej sú koeficienty malými písmenami a reaktanty a produkty veľkými písmenami:

a A + b B → c C + d D

Bude uvedená priemerná rýchlosť tejto reakcie delením priemernej rýchlosti reakcie ktorejkoľvek z reagujúcich látok alebo priemernej rýchlosti tvorby ktoréhokoľvek z produktov príslušným koeficientom v chemickej rovnici. Toto je dané:

Zvážte napríklad reakciu na rozklad peroxidu vodíka:

2 hodiny₂O_{2 (aq)} → 2 H₂O₍₁₎ + 1 O._{2 písm. G)}

Povedzme, že za 1 minútu sa vytvorilo 0,3 mol / l H

₂O a 0,15 mol / l O₂, zatiaľ čo 0,3 mol / l H sa rozložilo₂O₂, to znamená, že priemerné rýchlosti rozkladu a tvorby týchto látok v reakcii sú:

V._mH2O2 = 0,3 mol / l. min

V._mH20 = 0,3 mol / l. min

V._mO2 = 0,15 mol / l. min

Priemerná rýchlosť globálnej reakcie sa zistí tak, že sa vezme jedna z týchto hodnôt a vydelí sa príslušným koeficientom v rovnici:

V._m = V._mH2O2 = 0,3 mol / l. min = 0,15 mol / l. min
2 2

V._m = V._mH20 = 0,3 mol / l. min = 0,15 mol / l. min
2 2

V._m = V._mO2 = 0,15 mol / l. min = 0,15 mol / l. min
1 1

Všimnite si, že tieto tri hodnoty sú rovnaké, preto je reakčná rýchlosť rovnaká ako funkcia ľubovoľného reaktantu alebo produktu v rovnakom časovom intervale.

Ako sa však zistili hodnoty priemerných rýchlostí každej z látok zapojených do týchto reakcií?

Dá sa to vypočítať vydelením zmeny v koncentrácii látky (činidla alebo produktu) časovým intervalom. Ak sa chystáme určiť priemernú rýchlosť jedného z činidlá reakcie, budeme musieť dať a záporné znamienko predtým, alebo inak zvážte hodnotu koncentrácie v module ||, pretože, pretože koncentrácia reaktantu časom klesá, hodnota rýchlosti by bola záporná, ale záporná rýchlosť neexistuje.

Zvážte napríklad nasledujúcu reakciu rozkladu ozónových plynov (O_{3 (g)}) v plynnom kyslíku (O_{2 písm. G)}):

2 O._{3 (g)} → 3 O._{2 písm. G)}

Povedzme, že v balóne bolo 10 mólov plynného ozónu, ale po 1 minúte zostali iba 4 móly; to znamená, že 6 mólov ozónu sa zmenilo na plynný kyslík. Takže máme:

2 O._{3 (g)} → 3 O._{2 písm. G)}
t = 0 min. 2 mol / l 0 mol / l
tvorené výdavky
6 mol / L 9 mol / L
t = 1 min. 4 mol / l 9 mol / l

Všimnite si, že pretože reakčný pomer je 2: 3, potom sa použilo 6 molov O₃, Vzniklo 9 mol O₂. Takže po 1 minúte máme nasledujúce priemerné rýchlosti:

V._m = - The [The₃]
t

V._m = - ([O._{3final -}  O_{3 počiatočné}])
t_Konečné - t_{počiatočné}

V._m = - ([4 - 10])
1– 0

V._m = 6 mol / l. min→ Po dobu 1 minúty reagovalo v každom litri systému 6 mol ozónu.

V._m = The [The₂]
t

V._m = ([O._{2final -}  O_{2 počiatočné}])
t_Konečné - t_{počiatočné}

V._m = ([9 - 0])
1– 0

V._m = 9 mol / l. min→ Počas 1 minúty sa v každom litri systému vytvorilo 9 mólov kyslíka.

To nám ukazuje, že môžeme vypočítať priemernú rýchlosť ako funkciu reaktantov alebo ako funkciu produktov.

Teraz, ak chceme vypočítať priemernú rýchlosť tejto globálnej reakcie, urobíme to, ako sme ukázali na začiatku: každú z týchto rýchlostí vydelíme ich príslušnými koeficientmi v chemickej rovnici:

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

Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu

Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/velocidade-das-reacoes-quimicas.htm