Закон брзине за неелементарне реакције

Као што је објашњено у тексту Закон брзине хемијских реакција, једначина која се користи за представљање закона брзине реакције дата је умношком константе карактеристичне за реакцију на датој температури и концентрације реактаната повишене на њихове одговарајуће експоненти: в = к. [ТХЕ]^α. [Б]^β.

Погледајте пример:

2НО_(г) → Н₂О._{2 (г)}

Једначина за брзину ове реакције дата је: в = к. [НА]².

Да ли то значи да ће у свим случајевима експонент концентрације реактанта бити потпуно једнак његовом коефицијенту у реакцији?

Немој. То се у овом случају догодило само зато што је реч о елементарној реакцији, односно реакцији која се одвија у једном кораку, без интермедијерних једињења. У случајевима када реакција није елементарна, експоненти се морају одредити експериментално.Али како се то ради? И како је могуће знати да ли је реакција елементарна или не?

Па, размотримо још једну реакцију:

ЦО + НЕ₂ → ЦО₂ + НЕ

Рецимо да је научник извео ову реакцију неколико пута, мењајући концентрацију реактаната на различите начине, али одржавајући температуру константном. Добио је следеће податке:

Имајте на уму да је од првог до другог корака удвостручио концентрацију ЦО, што није променило брзину реакције.

Према томе, експонент ове супстанце је нула. Пошто је било који број подигнут на нулу једнак 1, ЦО не учествује у једначини брзине реакције.

Сада видите да се од другог експеримента до трећег концентрација НО удвостручила₂, због чега се брзина реакције учетворостручила.

Дакле, експонент концентрације ове супстанце у једначини за брзину реакција једнак је 2 (4/2).

На тај начин сазнајемо која је једначина за брзину ове реакције: в = к. [НА₂]².

Имајте на уму да у овом случају експонент у једначини није био једнак коефицијенту у реакцији. Стога можемо закључити да ова реакција није елементарна. Након експерименталне провере закона брзине, научник би затим требало да предложи механизам који објаснио је ову реакцију, односно требало би да предложи низ корака у складу са експерименталним подацима о овоме процес.

Предложен је следећи механизам:

Фаза 1 (полако):  АТ ТХЕ_{2 (г)} + НЕ_{2 (г)} → НЕ_{3 (г)} + НЕ_(г)
Корак 2 (брзи):АТ ТХЕ_{3 (г)} + ЦО_(г) → ЦО_{2 (г)} + НЕ_{2 (г)}

Глобална једначина:ЦО + НЕ₂ → ЦО₂ + НЕ

Погледајте да се закон експерименталне брзине поклапа са најспоријим кораком:

в_{глобални} = в_{полаган корак}

к. [НА₂]² = к. [НА₂]. [НА₂]

То нам показује да ће, у било ком механизму, фаза која одређује брзину развоја реакције увек бити полаган корак, то јест, брзина развоја глобалне реакције биће пропорционална само концентрацијама реагенса који су учествовали у спором кораку.

Важно је правилно одредити ове експоненте јер ће они бити ти који ће указати на редослед реакције.

Јеннифер Фогаца
Дипломирао хемију

Извор: Бразил Сцхоол - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/lei-velocidade-para-reacoes-nao-elementares.htm