Ako je vysvetlené v texte Zákon rýchlosti chemických reakcií, rovnica použitá na vyjadrenie zákona o rýchlosti reakcie je daná súčinom konštanty charakteristické pre reakciu pri určitej teplote a koncentrácie reakčných zložiek zvýšené na ich príslušné exponenty: v = k. [THE]α. [B]β.
Pozri príklad:
2NOg) → N2O2 písm. G)
Rovnica pre rýchlosť tejto reakcie je daná vzťahom: v = k. [NA]2.
Znamená to, že vo všetkých prípadoch bude exponent koncentrácie reaktantu presne rovný jeho koeficientu v reakcii?
Nie. Stalo sa tak iba v tomto prípade, pretože ide o elementárnu reakciu, to znamená, že ide o reakciu, ktorá prebieha v jednom kroku bez medziproduktov. V prípade, že reakcia nie je elementárna, je potrebné experimentálne určiť exponenty.Ako sa to však deje? A ako je možné vedieť, či je reakcia elementárna alebo nie?
Zvážme ďalšiu reakciu:
CO + NO2 → CO2 + NIE
Povedzme, že vedec vykonal túto reakciu niekoľkokrát, pričom zmenil koncentráciu reaktantov rôznymi spôsobmi, ale udržal konštantnú teplotu. Získal nasledujúce údaje:
Všimnite si, že od prvého do druhého kroku zdvojnásobil koncentráciu CO, čo nezmenilo reakčnú rýchlosť.
Preto je exponent tejto látky nulový. Pretože akékoľvek číslo zdvihnuté na nulu sa rovná 1, CO sa nezúčastňuje rovnice reakčnej rýchlosti.
Teraz uvidíte, že od 2. experimentu do 3. sa koncentrácia NO zdvojnásobila2, čo spôsobilo štvornásobnú reakčnú rýchlosť.
Exponent koncentrácie tejto látky v rovnici pre rýchlosť reakcií je teda rovný 2 (4/2).
Týmto spôsobom zistíme, aká je rovnica pre rýchlosť tejto reakcie: v = k. [NA2]2.
Upozorňujeme, že v tomto prípade sa exponent v rovnici nerovnal koeficientu v reakcii. Preto môžeme konštatovať, že táto reakcia nie je elementárna. Po experimentálnom overení zákona rýchlosti by mal vedec navrhnúť mechanizmus, ktorý by to umožnil vysvetlil túto reakciu, to znamená, že by mal navrhnúť súbor krokov zodpovedajúcich experimentálnym údajom o tejto reakcii procesu.
Bol navrhnutý tento mechanizmus:
Fáza 1 (pomalá): NA2 písm. G) + NIE2 písm. G) → NIE3 (g) + NIEg)
Krok 2 (rýchly):NA3 (g) + COg) → CO2 písm. G) + NIE2 písm. G)
Globálna rovnica:CO + NO2 → CO2 + NIE
Vidíme, že zákon experimentálnej rýchlosti sa zhoduje s najpomalším krokom:
vglobálne = vpomalý krok
k. [NA2]2 = k. [NA2]. [NA2]
To nám ukazuje, že v ktoromkoľvek mechanizme bude vždy štádium určujúce rýchlosť vývoja reakcie pomalý krok, to znamená, že rýchlosť vývoja globálnej reakcie bude úmerná iba koncentráciám činidiel, ktoré sa zúčastnili pomalého kroku.
Je dôležité správne určiť tieto exponenty, pretože to sú tie, ktoré budú označovať poradie reakcie.
Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm