Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

18.14: Крок визначення швидкості

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19327

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

    Подорожі авіакомпанії можуть бути дуже неприємними. Мандрівникам зазвичай доводиться добиратися до аеропорту за дві години до вильоту рейсу. Вони стоять в черзі, щоб перевірити свій багаж і отримати посадковий талон. Потім вони стоять в черзі на перевірку безпеки. Нарешті, мандрівники чекають у черзі, щоб сісти на літак. Оскільки агентів з продажу квитків так багато, не всіх можна чекати відразу. Те ж саме з екраном безпеки - доступно лише стільки сканерів кузова. І потрапляння в літак передбачає проходження один за іншим вниз дуже вузьким проходом, щоб дістатися до призначеного місця. Всі ці обмеження уповільнюють процес подорожей авіакомпанії.

    Крок визначення швидкості

    Визначення механізму реакції може проводитися тільки в лабораторії. Коли реакція відбувається в послідовності елементарних кроків, загальна швидкість реакції регулюється залежно від того, який з цих кроків є найповільнішим. Крок визначення швидкості є найповільнішим кроком у послідовності кроків у механізмі реакції. Уявіть, що їдете по односмуговій дорозі, де неможливо проїхати інший транспортний засіб. Швидкість потоку руху на такій дорозі буде продиктована тим, яка машина їде з найменшою швидкістю. Крок визначення швидкості є подібною концепцією до цього повільного автомобіля, що визначає швидкість руху - загальна швидкість реакції визначається найповільнішою частиною процесу.

    Розкладання перекису водню

    Нагадаємо, що каталізатор - це речовина, що збільшує швидкість хімічної реакції без споживання. Каталізатори знижують загальну енергію активації реакції, забезпечуючи альтернативний механізм для подальшої реакції. Одним з таких каталізаторів розкладання перекису водню є йодидний іон\(\left( \ce{I^-} \right)\).

    \[2 \ce{H_2O_2} \left( aq \right) \overset{\ce{I^-}}{\rightarrow} 2 \ce{H_2O} \left( l \right) + \ce{O_2} \left( g \right)\nonumber \]

    За допомогою експерименту швидкість реакції виявляється першим порядком щодо обох\(\ce{H_2O_2}\) і\(ce{I^-}\), і другого порядку в цілому.

    \[\text{rate} = k \left[ \ce{H_2O_2} \right] \left[ \ce{I^-} \right]\nonumber \]

    Реакція не може відбуватися в один крок, відповідний загальному збалансованому рівнянню. Якби це було, реакція була б другого порядку щодо\(\ce{H_2O_2}\), оскільки коефіцієнт\(\ce{H_2O_2}\) у збалансованому рівнянні дорівнює 2. Може бути побудований механізм реакції, який враховує закон швидкості, і для виявлення\(\ce{IO^-}\) іона як проміжного. Він складається з двох бімолекулярних елементарних етапів:

    Крок 1:\(\ce{H_2O_2} \left( aq \right) + \ce{I^-} \left( aq \right) \rightarrow \ce{H_2O} \left( l \right) + \ce{IO^-} \left( aq \right)\)

    Крок 2:\(\ce{H_2O_2} \left( aq \right) + \ce{IO^-} \left( aq \right) \rightarrow \ce{H_2O_2} \left( l \right) + \ce{O_2} \left( g \right) + \ce{I^-} \left( aq \right)\)

    Якщо крок 2 є кроком визначення ставки, то закон ставки для цього кроку буде законом ставки для загальної реакції.

    \[\text{rate} = k \left[ \ce{H_2O_2} \right] \left[ \ce{I^-} \right]\nonumber \]

    Нормативний закон для повільного кроку запропонованого механізму узгоджується із загальним експериментально визначеним нормовим законом. The\(\ce{IO^-}\) присутній як проміжний продукт в реакції. Йодидний каталізатор також з'являється в механізмі. Він споживається на першому елементарному кроці, а потім регенерується на другому кроці. Це вимога, щоб каталізатор не використовувався в реакції.

    Резюме

    • Визначено крок визначення швидкості в реакції.
    • Описано процес визначення кроку визначення ставки.