Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

18.1: Швидкість хімічної реакції

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19322

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Drag racing це спорт, який включає в себе два автомобілі, починаючи з мертвої зупинки, і водіння так швидко, як вони можуть вниз чверть милі смуги. В кінці смуги знаходяться таймери, які визначають як минулий час (скільки часу знадобилося для автомобілів, щоб покрити чверть милі) і максимальну швидкість (як швидко вони йшли, як вони пройшли через таймер жолоба). Обидва фрагменти даних є важливими. Один автомобіль може прискорюватися швидше і випереджати таким чином, тоді як інший автомобіль може бути повільнішим з лінії, але може піднятися до більшої максимальної швидкості в кінці пробігу.

    Швидкість хімічної реакції

    Хімічні реакції сильно різняться за швидкістю, з якою вони відбуваються. Деякі реакції відбуваються дуже швидко. Якщо запалений сірник контактує з запальничкою або іншою легкозаймистою рідиною, вона миттєво вивергається в полум'я і швидко згорає. Інші реакції відбуваються дуже повільно. Ємність з молоком в холодильнику буде добре пити тижнями до того, як воно почне скисати. Мільйони років потрібні для того, щоб мертві рослини під поверхнею Землі накопичувалися і врешті-решт перетворилися на викопне паливо, таке як вугілля та нафта.

    Хіміків потрібно турбуватися про те, з якою швидкістю відбуваються хімічні реакції. Швидкість - це ще одне слово для швидкості. Якщо спринтер бере,\(11.0 \: \text{s}\) щоб запустити\(100 \: \text{m}\) тире, його швидкість задається пройденою дистанцією, поділеною на час.

    \[\text{speed} = \frac{\text{distance}}{\text{time}} = \frac{100 \; \text{m}}{11.0 \: \text{s}} = 9.09 \: \text{m/s}\nonumber \]

    Середня швидкість бігу спринтера для забігу становить\(9.09 \: \text{m/s}\). Ми говоримо, що це його середній показник, тому що він не біг з такою швидкістю протягом всієї гонки. На самому початку гонки, виходячи з місця, його швидкість повинна бути повільніше, поки він не зможе піднятися на свою максимальну швидкість. Потім його максимальна швидкість повинна бути більшою, ніж\(9.09 \: \text{m/s}\) так, щоб, взявши на себе всю гонку, середня закінчується\(9.09 \: \text{m/s}\).

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Бігун. (КУБ.СМ ПО-НК; К-12)

    Хімічні реакції не можуть бути виміряні в одиницях метрів в секунду, оскільки це не має ніякого сенсу. Швидкість реакції - це зміна концентрації реагенту або продукту з часом. Припустимо, що мала відбутися проста реакція, при якій\(1.00 \: \text{M}\) водний розчин речовини\(\ce{A}\) перетворювався в речовину\(\ce{B}\).

    \[\ce{A} \left( aq \right) \rightarrow \ce{B} \left( aq \right)\nonumber \]

    Припустимо, що через 20, 0 секунд концентрація\(\ce{A}\) знизилася від\(1.00 \: \text{M}\) до\(0.72 \: \text{M}\) як повільно\(\ce{A}\) перетворювалася на\(\ce{B}\). Швидкість цієї реакції ми можемо висловити як зміна концентрації,\(\ce{A}\) розділеної за часом.

    \[\text{rate} = -\frac{\Delta \left[ \ce{A} \right]}{\Delta t} = -\frac{\left[ \ce{A} \right]_\text{final} - \left[ \ce{A} \right]_\text{initial}}{\Delta t}\nonumber \]

    Дужка навколо символу або формули означає концентрацію в молярності цієї речовини. Зміна концентрації\(\ce{A}\) - це його кінцева концентрація мінус її початкова концентрація. Оскільки концентрація з часом\(\ce{A}\) зменшується, використовується негативний знак. Таким чином, швидкість реакції позитивна, а одиниці - молярність в секунду або\(\text{M/s}\).

    \[\text{rate} = -\frac{0.72 \: \text{M} - 1.00 \: \text{M}}{20.0 \: \text{s}} = -\frac{-0.28 \: \text{M}}{20.0 \: \text{s}} = 0.014 \: \text{M/s}\nonumber \]

    Молярність\(\ce{A}\) зменшується на середню швидкість\(0.014 \: \text{M}\) кожної секунди. Підсумовуючи, швидкість хімічної реакції вимірюється зміною концентрації з плином часу для реагенту або продукту. Одиницею вимірювання швидкості реакції є молярність в секунду\(\left( \text{M/s} \right)\).

    Резюме

    • Хіміків потрібно турбуватися про те, з якою швидкістю відбуваються хімічні реакції.
    • Швидкість реакції вказує на те, наскільки швидко протікає реакція.