Felezési idő (kémiai reakció)

A sebességegyenlet (vagy sebességtörvény) a kémiai reakció sebességének kiszámítására használt egyenlet. Egy általános aA + bB → C reakció esetén a sebességegyenlet a következő:

r = k [ A ] x [ B ] y {\displaystyle r\;=\;k[\mathrm {A} ]^{x}[\mathrm {B} ]^{y}}} {\displaystyle r\;=\;k[\mathrm {A} ]^{x}[\mathrm {B} ]^{y}}

Itt [A] és [B] az A és B koncentrációja. x és y attól függ, hogy melyik lépés a sebességet meghatározó. Ha a reakciómechanizmus nagyon egyszerű, ahol A és B egymásra talál, majd egy átmeneti állapoton keresztül termékekké alakul, akkor x=a és y=b. k a reakció sebességi állandója. Ez a hőmérséklet, a nyomás és egyéb körülmények függvényében változik.

A sebességegyenlet egy differenciálegyenlet. Ha integráljuk, akkor egy olyan egyenletet kapunk, amely megmondja, hogyan változik a reagensek és a termékek koncentrációja az idő függvényében.

Speciális esetekben nagyon könnyű megoldani az egyenletet és megtalálni k-t. Például egy elsőrendű reakcióban az egyenlet a következő:

r = - d [ A ] d t = k [ A ] {\displaystyle r=-{\frac {d[A]}{dt}}=k[A]} {\displaystyle r=-{\frac {d[A]}{dt}}=k[A]}

Integráló ad:

  ln [ A ] = - k t + ln [ A ] 0 {\displaystyle \ \ \ln {[A]}=-kt+\ln {[A]_{0}}} {\displaystyle \ \ln {[A]}=-kt+\ln {[A]_{0}}}

Tehát a ln [ A ] {\displaystyle \ln {[A]}} {\displaystyle \ln {[A]}}és a t idő függvényében ábrázolt egyenes meredeksége - k {\displaystyle -k}{\displaystyle -k} .

Néha a kísérleteket úgy lehet elvégezni, hogy a reakció elsőrendűnek tűnjön. Ha az egyik reagens koncentrációját ugyanolyan magas értéken tartjuk, akkor azt konstansnak tekinthetjük. Az egyenlet a következő lesz: r = k [ A ] [ B ] = k ′ [ A ] {\displaystyle r=k[A][B]=k'[A]} {\displaystyle r=k[A][B]=k'[A]}ahol k' az álelsőbbrendű sebességi állandó. Ezután a fenti módszerrel kiszámítható a k'.

Kérdések és válaszok

K: Mi az az arányegyenlet?


V: A sebességegyenlet (vagy sebességtörvény) egy egyenlet, amelyet egy kémiai reakció sebességének kiszámítására használnak. Figyelembe veszi a reaktánsok és a termékek koncentrációját, valamint egyéb körülményeket, például a hőmérsékletet és a nyomást.

K: Hogyan lehet kiszámítani a sebességállandót?


V: Speciális esetekben megoldható a differenciálegyenlet, és integrálással meg lehet találni a k értéket. Például egy elsőrendű reakcióban az ln[A] és a t idő függvényében ábrázolt ln[A] egyenes egyenest ad, amelynek meredeksége -k lesz.

K: Mit jelent az x és az y az általános reakcióképletben?


V: Az x és y attól függ, hogy melyik lépés a sebességmeghatározó. Ha a reakciómechanizmus nagyon egyszerű, ahol A és B egymásnak ütközik, majd egy átmeneti állapoton keresztül termékekké alakul, akkor x=a és y=b.

K: Van más módja a k kiszámításának, ha az egyik reagensnek nagy a koncentrációja?


V: Igen, ha az egyik reagensnek magas a koncentrációja, amely konstansnak tekinthető, akkor ez az úgynevezett pszeudo-elsőrendű sebességi állandó (k') lesz. Ez szintén felhasználható a k' kiszámításához.

K: Hogyan befolyásolja a hőmérséklet a sebességállandót?


V: A sebességállandó a hőmérséklet, a nyomás és egyéb körülmények függvényében változik.

K: Milyen típusú egyenlet a sebességegyenlet?



V: A sebességegyenlet egy differenciálegyenlet.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3