Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

28.1: Часова залежність хімічної реакції описується законом про норму

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    27397

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

    Швидкість реакції

    Швидкість хімічної реакції (або швидкість реакції) може бути визначена часом, необхідним для зміни концентрації. Але є проблема в тому, що це дозволяє зробити визначення на основі змін концентрації або для реагентів або продуктів. Плюс, через стехіометричних побоювань, норми, при яких концентрації, як правило, різні! З цією метою використовується наступна умовність.

    Для загальної реакції

    \[a A + b B \rightarrow c C + d D \nonumber \]

    швидкість реакції може бути визначена будь-яким із співвідношень

    \[\text{rate} = - \dfrac{1}{a} \dfrac{\Delta [A]}{dt} = - \dfrac{1}{b} \dfrac{\Delta[B]}{dt} = + \dfrac{1}{c} \dfrac{\Delta [C]}{dt} = + \dfrac{1}{d} \dfrac{ \Delta [D]}{dt} \nonumber \]

    Або для нескінченно малих часових інтервалів

    \[\text{rate} = - \dfrac{1}{a} \dfrac{d[A]}{dt} = - \dfrac{1}{b} \dfrac{d[C]}{dt} = + \dfrac{1}{c} \dfrac{d[C]}{dt} = + \dfrac{1}{d} \dfrac{d[D]}{dt} \nonumber \]

    Приклад\(\PageIndex{1}\):

    При певному наборі умов швидкість реакції

    \[\ce{N_2 + 3 H_2 \rightarrow 2 NH_3} \nonumber \]

    швидкість реакції дорівнює\(6.0 \times 10^{-4}\, M/s\). Обчисліть часову швидкість зміни для концентрацій N 2, H 2 і NH 3.

    Рішення:

    Завдяки стехіометрії реакції,

    \[\text{rate} = - \dfrac{d[N_2]}{dt} = - \dfrac{1}{3} \dfrac{d[H_2]}{dt} = + \dfrac{1}{2} \dfrac{d[NH_3]}{dt} \nonumber \]

    тому

    \[\begin{align*} \dfrac{d[N_2]}{dt} &= -6.0 \times 10^{-4} \,M/s \\[4pt] \dfrac{d[H_2]}{dt} &= -2.0 \times 10^{-4} \,M/s \\[4pt] \dfrac{d[NH_3]}{dt} &= 3.0 \times 10^{-4} \,M/s \end{align*} \nonumber \]

    Примітка: Похідні часу для реагентів є негативними, оскільки концентрації реагентів зменшуються, а концентрації продуктів є позитивними, оскільки концентрації продуктів збільшуються в міру прогресування реакції.

    Закон про ставку

    Як було показано вище, швидкість реакції може контролюватися експериментально, вимірюючи швидкість втрати реагенту або швидкість виробництва продукту. Швидкість реакції часто пов'язана з концентрацією деяких або всіх хімічних видів, присутніх в даний момент часу. Рівняння, яке називається законом ставки, використовується для показу цього співвідношення. Закон ставки не може бути передбачений, дивлячись на збалансовану хімічну реакцію, але повинен бути визначений експериментом. Наприклад, закон ставки на реакцію

    \[\ce{Cl2 (g) + CO (g) → Cl2CO (g) } \nonumber \]

    було експериментально визначено бути

    \[ \text{rate} = k[Cl_2]^{3/2}[CO] \nonumber \]

    У цьому рівнянні\( k \) є постійною швидкості,\( [\ce{Cl_2}] \) і\( [\ce{CO}] \) є молярними концентраціями Cl 2 і СО. Кожна експонента називається порядком даного виду. Таким чином, закон ставки другого порядку в Cl 2 і першого порядку в СО. Сума окремих порядків реагентів називається порядком реакції. Ця реакція має порядок реакції два з половиною.

    У наступному розділі ми обговоримо методи експериментального визначення нормової норми.

    Дописувачі та атрибуція