Greičio lygtis

Greičio lygtis (arba greičio dėsnis) - tai lygtis, naudojama cheminės reakcijos greičiui apskaičiuoti. Bendrosios reakcijos aA + bB → C greičio lygtis yra tokia:

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

Čia [A] ir [B] yra A ir B koncentracijos. x ir y priklauso nuo to, kuris žingsnis lemia greitį. Jei reakcijos mechanizmas yra labai paprastas, kai A ir B susiduria tarpusavyje ir pereina į produktus per vieną pereinamąją būseną, tada x=a ir y=b. k yra reakcijos greičio konstanta. Ji kinta priklausomai nuo temperatūros, slėgio ir kitų sąlygų.

Greičio lygtis yra diferencialinė lygtis. Jei ji integruojama, randama lygtis, kuri parodo, kaip kinta reagentų ir produktų koncentracija laikui bėgant.

Ypatingais atvejais lygtį išspręsti ir rasti k yra labai lengva. Pavyzdžiui, pirmos eilės reakcijos atveju lygtis yra tokia:

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

Integruojant suteikia:

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

Taigi ln [ A ] {\displaystyle \ln {[A]}} $\ln {[A]}$ priklausomybės nuo laiko t grafikas rodo tiesę, kurios nuolydis - k {\displaystyle -k} $-k$ .

Kartais eksperimentus galima atlikti taip, kad reakcija atrodytų kaip pirmos eilės reakcija. Jei vieno reagento koncentracija išlieka tokia pat didelė, ją galima laikyti konstanta. Lygtis tampa r = k [ A ] [ B ] = k ′ [ A ] {\displaystyle r=k[A][B]=k'[A]}, $r=k[A][B]=k'[A]$ kur k' yra pseudopirmosios eilės greičio konstanta. Tuomet k' apskaičiuoti galima pirmiau nurodytu metodu.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra normos lygtis?

A: Greičio lygtis (arba greičio dėsnis) - tai lygtis, naudojama cheminės reakcijos greičiui apskaičiuoti. Joje atsižvelgiama į reaguojančių medžiagų ir produktų koncentracijas bei kitas sąlygas, pavyzdžiui, temperatūrą ir slėgį.

K: Kaip galima apskaičiuoti greičio konstantą?

A: Ypatingais atvejais galima išspręsti diferencialinę lygtį ir rasti k ją integruojant. Pavyzdžiui, pirmosios eilės reakcijos atveju, nubrėžus ln[A] priklausomybės nuo laiko t grafiką, gausime tiesę, kurios nuolydis bus -k.

K: Ką bendrojoje reakcijos formulėje reiškia x ir y?

Atsakymas: x ir y priklauso nuo to, kuris etapas lemia reakcijos greitį. Jei reakcijos mechanizmas yra labai paprastas, kai A ir B atsitrenkia vienas į kitą ir pereina į produktus per vieną pereinamąją būseną, tada x=a ir y=b.

Klausimas: Ar yra kitas būdas apskaičiuoti k, jei vieno reagento koncentracija yra didelė?

A: Taip, jei vieno reagento koncentracija yra didelė ir ją galima laikyti pastovia, tada ji tampa vadinamąja pseudo pirmos eilės greičio konstanta (k'). Ją taip pat galima naudoti apskaičiuojant k'.

K: Kaip temperatūra veikia greičio konstantą?

A: Greičio konstanta kinta priklausomai nuo temperatūros, slėgio ir kitų sąlygų.

K: Kokio tipo lygtis yra greičio lygtis?

A: Greičio lygtis yra diferencialinė lygtis.