Ang Reaction rate ay isang value na nagpapakita ng pagbabago sa konsentrasyon ng mga reactant sa loob ng isang yugto ng panahon. Upang matantya ang laki nito, kailangang baguhin ang mga unang kundisyon ng proseso.
Mga magkakatulad na pakikipag-ugnayan
Ang rate ng reaksyon sa pagitan ng ilang mga compound na nasa parehong pinagsama-samang anyo ay depende sa dami ng mga sangkap na kinuha. Mula sa isang mathematical point of view, posibleng ipahayag ang kaugnayan sa pagitan ng rate ng isang homogenous na proseso at ang pagbabago sa konsentrasyon sa bawat yunit ng oras.
Ang isang halimbawa ng gayong pakikipag-ugnayan ay ang oksihenasyon ng nitric oxide (2) sa nitric oxide (4).
Heterogenous na proseso
Ang bilis ng reaksyon para sa pagsisimula ng mga sangkap sa iba't ibang estado ng pagsasama-sama ay nailalarawan sa bilang ng mga moles ng mga panimulang reagents bawat unit area bawat yunit ng oras.
Ang mga heterogenous na pakikipag-ugnayan ay katangian ng mga system na may iba't ibang pinagsama-samang estado.
Pagbubuod, tandaan namin na ang rate ng reaksyon ay nagpapakita ng pagbabago sa bilang ng mga moles ng mga paunang reagents (mga produkto ng reaksyon) para satagal ng panahon, bawat unit interface o bawat unit volume.
Konsentrasyon
Isaalang-alang natin ang mga pangunahing salik na nakakaapekto sa rate ng reaksyon. Magsimula tayo sa konsentrasyon. Ang gayong pag-asa ay ipinahayag ng batas ng aksyong masa. Mayroong direktang proporsyonal na relasyon sa pagitan ng produkto ng mga konsentrasyon ng mga sangkap na nakikipag-ugnayan, na kinuha sa mga tuntunin ng kanilang mga stereochemical coefficient, at ang bilis ng reaksyon.
Isaalang-alang ang equation na aA + bB=cC + dD, kung saan ang A, B, C, D ay mga likido o gas. Para sa proseso sa itaas, maaaring isulat ang kinetic equation na isinasaalang-alang ang proportionality coefficient, na may sariling halaga para sa bawat pakikipag-ugnayan.
Bilang pangunahing dahilan ng pagtaas ng bilis, mapapansin ng isa ang pagtaas sa bilang ng mga banggaan ng mga tumutugon na particle sa bawat unit volume.
Temperature
Isaalang-alang ang epekto ng temperatura sa bilis ng reaksyon. Ang mga prosesong nagaganap sa mga homogenous na sistema ay posible lamang kapag ang mga particle ay nagbanggaan. Ngunit hindi lahat ng banggaan ay humahantong sa pagbuo ng mga produkto ng reaksyon. Sa kaso lamang kapag ang mga particle ay may mas mataas na enerhiya. Kapag pinainit ang mga reagents, ang isang pagtaas sa kinetic energy ng mga particle ay sinusunod, ang bilang ng mga aktibong molekula ay tumataas, samakatuwid, ang isang pagtaas sa rate ng reaksyon ay sinusunod. Ang ugnayan sa pagitan ng index ng temperatura at rate ng proseso ay tinutukoy ng panuntunan ng van't Hoff: bawat pagtaas ng temperatura ng 10°C ay humahantong sa pagtaas ng rate ng proseso ng 2-4 na beses.
Catalyst
Isinasaalang-alang ang mga salik na nakakaapekto sa rate ng reaksyon, tumuon tayo sa mga sangkap na maaaring magpapataas ng bilis ng proseso, iyon ay, sa mga catalyst. Depende sa estado ng pagsasama-sama ng catalyst at mga reactant, ilang uri ng catalysis ay nakikilala:
- homogeneous form, kung saan ang mga reactant at catalyst ay may parehong estado ng pagsasama-sama;
- heterogenous kapag ang mga reactant at catalyst ay nasa parehong yugto.
Nickel, platinum, rhodium, palladium ay maaaring makilala bilang mga halimbawa ng mga substance na nagpapabilis sa mga pakikipag-ugnayan.
Ang mga inhibitor ay mga sangkap na nagpapabagal sa isang reaksyon.
Makipag-ugnayan sa lugar
Ano pa ang tumutukoy sa rate ng reaksyon? Ang Chemistry ay nahahati sa ilang mga seksyon, na ang bawat isa ay tumatalakay sa pagsasaalang-alang ng ilang mga proseso at phenomena. Sinusuri ng kurso ng physical chemistry ang kaugnayan sa pagitan ng lugar ng contact at ang bilis ng proseso.
Upang madagdagan ang contact area ng mga reagents, ang mga ito ay dinudurog sa isang tiyak na laki. Ang pinakamabilis na pakikipag-ugnayan ay nangyayari sa mga solusyon, kaya naman maraming reaksyon ang ginagawa sa isang may tubig na medium.
Kapag naggigiling ng mga solido, dapat sundin ang sukat. Halimbawa, kapag ang pyrite (iron sulfite) ay ginawang alikabok, ang mga particle nito ay sintered sa isang tapahan, na negatibong nakakaapekto sa rate ng proseso ng oksihenasyon ng tambalang ito, at bumababa ang ani ng sulfur dioxide.
Reagents
Subukan nating unawain kung paano matukoy ang rate ng reaksyon depende sa kung aling mga reagents ang nakikipag-ugnayan? Halimbawa, ang mga aktibong metal na matatagpuan sa Beketov electrochemical series bago ang hydrogen ay nagagawang makipag-ugnayan sa mga acid solution, at ang mga pagkatapos ng H2 ay walang ganoong kakayahan. Ang dahilan ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nakasalalay sa iba't ibang aktibidad ng kemikal ng mga metal.
Pressure
Paano nauugnay ang rate ng reaksyon sa halagang ito? Ang Chemistry ay isang agham na malapit na nauugnay sa pisika, kaya ang pagtitiwala ay direktang proporsyonal, ito ay kinokontrol ng mga batas ng gas. Mayroong direktang ugnayan sa pagitan ng mga dami. At upang maunawaan kung aling batas ang tumutukoy sa bilis ng isang kemikal na reaksyon, kailangang malaman ang estado ng pagsasama-sama at ang konsentrasyon ng mga reagents.
Mga uri ng bilis sa chemistry
Ito ay kaugalian na iisa ang madalian at average na mga halaga. Ang average na rate ng pakikipag-ugnayan ng kemikal ay tinukoy bilang ang pagkakaiba sa mga konsentrasyon ng mga reactant sa isang yugto ng panahon.
Negatibo ang nakuhang halaga kapag bumababa ang konsentrasyon, positibo kapag tumaas ang konsentrasyon ng mga produkto ng pakikipag-ugnayan.
Ang tunay (agadan) na halaga ay isang ratio sa isang partikular na yunit ng oras.
Sa sistema ng SI, ang bilis ng proseso ng kemikal ay ipinahayag sa [mol×m-3×s-1].
Mga problema sa chemistry
Tingnan natin ang ilang halimbawa ng mga problemang nauugnay sa pagtukoy ng bilis.
Halimbawa 1. SaAng klorin at hydrogen ay pinaghalo sa isang sisidlan, pagkatapos ay pinainit ang pinaghalong. Pagkatapos ng 5 segundo, ang konsentrasyon ng hydrogen chloride ay nakakuha ng halaga na 0.05 mol/dm3. Kalkulahin ang average na rate ng pagbuo ng hydrogen chloride (mol/dm3 s).
Kinakailangan upang matukoy ang pagbabago sa konsentrasyon ng hydrogen chloride 5 segundo pagkatapos ng pakikipag-ugnayan, na binabawasan ang paunang halaga mula sa huling konsentrasyon:
C(HCl)=c2 - c1=0.05 - 0=0.05 mol/dm3.
Kalkulahin ang average na rate ng pagbuo ng hydrogen chloride:
V=0.05/5=0.010 mol/dm3 ×s.
Halimbawa 2. Sa isang sisidlan na may volume na 3 dm3, ang sumusunod na proseso ay nangyayari:
C2H2 + 2H2=C2 H6.
Ang unang masa ng hydrogen ay 1 g. Dalawang segundo pagkatapos ng simula ng pakikipag-ugnayan, ang masa ng hydrogen ay nakakuha ng halaga na 0.4 g. Kalkulahin ang average na rate ng produksyon ng ethane (mol/dm 3×s).
Ang mass ng hydrogen na nag-react ay tinukoy bilang pagkakaiba sa pagitan ng inisyal na halaga at ng huling numero. Ito ay 1 - 0.4=0.6 (g). Upang matukoy ang bilang ng mga moles ng hydrogen, kinakailangan upang hatiin ito sa molar mass ng isang naibigay na gas: n \u003d 0.6/2 \u003d 0.3 mol. Ayon sa equation, 1 mole ng ethane ay nabuo mula sa 2 moles ng hydrogen, samakatuwid, mula sa 0.3 moles ng H2 nakakakuha tayo ng 0.15 moles ng ethane.
Tukuyin ang konsentrasyon ng nagreresultang hydrocarbon, makakakuha tayo ng 0.05 mol/dm3. Pagkatapos ay maaari mong kalkulahin ang average na rate ng pagbuo nito:=0.025 mol/dm3 ×s.
Konklusyon
Iba't ibang salik ang nakakaimpluwensya sa bilis ng pakikipag-ugnayan ng kemikal: ang likas na katangian ng mga tumutugon na sangkap (activation energy), ang kanilang konsentrasyon, ang pagkakaroon ng catalyst, ang antas ng paggiling, presyon, uri ng radiation.
Sa ikalawang kalahati ng ikalabinsiyam na siglo, iminungkahi ni Propesor N. N. Beketov na mayroong koneksyon sa pagitan ng masa ng mga unang reagents at ang tagal ng proseso. Ang hypothesis na ito ay nakumpirma sa batas ng mass action, na itinatag noong 1867 ng mga Norwegian chemist: P. Wage at K. Guldberg.
Pisikal na kimika ay pinag-aaralan ang mekanismo at bilis ng iba't ibang proseso. Ang pinakasimpleng proseso na nagaganap sa isang yugto ay tinatawag na monomolecular na proseso. Ang mga kumplikadong pakikipag-ugnayan ay nagsasangkot ng ilang elementarya na magkakasunod na pakikipag-ugnayan, kaya ang bawat yugto ay isinasaalang-alang nang hiwalay.
Upang makuha ang pinakamataas na ani ng mga produkto ng reaksyon na may kaunting gastos sa enerhiya, mahalagang isaalang-alang ang mga pangunahing salik na nakakaapekto sa takbo ng proseso.
Halimbawa, upang mapabilis ang proseso ng pagkabulok ng tubig sa mga simpleng sangkap, kinakailangan ang isang katalista, na ang papel ay ginagampanan ng manganese oxide (4).
Lahat ng mga nuances na nauugnay sa pagpili ng mga reagents, ang pagpili ng pinakamainam na presyon at temperatura, ang konsentrasyon ng mga reagents ay isinasaalang-alang sa chemical kinetics.
