Πίνακας σταθερού ρυθμού αντίδρασης. Σταθερά ταχύτητας χημικής αντίδρασης

24.11.202227.05.2017

· Σταθερά ταχύτητας αντίδρασης kεξαρτάται από τη φύση των αντιδρώντων, τη θερμοκρασία και τον καταλύτη, αλλά δεν εξαρτάται από την τιμή

συγκεντρώσεις αντιδραστηρίων.

Η φυσική έννοια της σταθεράς ταχύτητας είναι ότι είναι ίση με την ταχύτητα αντίδρασης σε μοναδιαίες συγκεντρώσεις των αντιδρώντων.

Για ετερογενείς αντιδράσεις, η συγκέντρωση της στερεάς φάσης δεν περιλαμβάνεται στην έκφραση του ρυθμού αντίδρασης.

· Νόμος των ενεργών μαζώνκαθορίζει την αναλογία μεταξύ των μαζών των αντιδρώντων σε χημικές αντιδράσεις στο

ισορροπίας, καθώς και η εξάρτηση του ρυθμού μιας χημικής αντίδρασης από τη συγκέντρωση των αρχικών ουσιών.

Η ενέργεια ενεργοποίησης μιας χημικής αντίδρασης. ενεργά μόρια. ενεργοποιημένο σύμπλεγμα.

· Ενέργεια ενεργοποίησης στη χημεία- την ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που πρέπει να αναφερθεί στο σύστημα (στη χημεία

εκφράζεται σε τζάουλ ανά mol) για να συμβεί η αντίδραση. Ο όρος εισήχθη από τον Svante August Arrhenius το 1889. Ένας τυπικός προσδιορισμός για την ενέργεια αντίδρασης είναι Ea.

Στο χημικό μοντέλο γνωστό ως Θεωρία ενεργών συγκρούσεων(TAC), υπάρχουν τρεις απαραίτητες προϋποθέσεις για να συμβεί μια αντίδραση:

- Τα μόρια πρέπει να συγκρούονται. Αυτή είναι μια σημαντική συνθήκη, αλλά δεν αρκεί, αφού δεν θα συμβεί απαραίτητα αντίδραση κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης.

- Τα μόρια πρέπει να έχουν την απαραίτητη ενέργεια (ενέργεια ενεργοποίησης). Κατά τη διάρκεια μιας χημικής αντίδρασης, τα αλληλεπιδρώντα μόρια πρέπει να περάσουν από μια ενδιάμεση κατάσταση, η οποία μπορεί να έχει υψηλότερη ενέργεια. Δηλαδή, τα μόρια πρέπει να ξεπεράσουν το ενεργειακό φράγμα. Εάν αυτό δεν συμβεί, η αντίδραση δεν θα ξεκινήσει.

Τα μόρια πρέπει να είναι σωστά προσανατολισμένα μεταξύ τους.

Σε χαμηλή (για μια ορισμένη αντίδραση) θερμοκρασία, τα περισσότερα μόρια έχουν ενέργεια μικρότερη από την ενέργεια ενεργοποίησης και δεν είναι σε θέση να ξεπεράσουν το ενεργειακό φράγμα. Ωστόσο, σε μια ουσία θα υπάρχουν πάντα μεμονωμένα μόρια των οποίων η ενέργεια είναι πολύ μεγαλύτερη από τον μέσο όρο. Ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες, οι περισσότερες αντιδράσεις συνεχίζονται. Η αύξηση της θερμοκρασίας καθιστά δυνατή την αύξηση της αναλογίας των μορίων με επαρκή ενέργεια για να ξεπεραστεί το ενεργειακό φράγμα. Έτσι, ο ρυθμός της αντίδρασης αυξάνεται.

· ενεργές ρίζες, σύμφωνα με μια από τις θεωρίες της γήρανσης του σώματος, είναι η αιτία της γήρανσης. Σχηματίζονται ως υποπροϊόν

προϊόντα διαφόρων χημικών αντιδράσεων στο σώμα και το οξειδώνουν. Επομένως, είναι απαραίτητο να απαλλαγείτε από αυτά το συντομότερο δυνατό. Ένας τρόπος είναι η λήψη αντιοξειδωτικών, με τα οποία αντιμετωπίζουν τα φαρμακευτικά προϊόντα. Επίσης, αυτά τα ενεργά σωματίδια μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως απολυμαντικά διαλύματα.

· Ενεργοποιημένο συγκρότημα, η ομαδοποίηση των ατόμων την αποφασιστική στιγμή της στοιχειώδους πράξης μιας χημικής αντίδρασης. Η εννοια του

Το ενεργοποιημένο σύμπλοκο χρησιμοποιείται ευρέως στη θεωρία των ρυθμών χημικών αντιδράσεων.

Ερώτηση νούμερο 3

Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν τη σταθερά ταχύτητας μιας χημικής αντίδρασης;

Σταθερός ρυθμός αντίδρασης (ειδικό ρυθμό αντίδρασης) είναι ο συντελεστής αναλογικότητας στην κινητική εξίσωση.

Η φυσική σημασία της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης κπροκύπτει από την εξίσωση του νόμου της δράσης της μάζας: καριθμητικά ίση με την ταχύτητα αντίδρασης σε συγκέντρωση καθενός από τα αντιδρώντα ίση με 1 mol/l.

Η σταθερά του ρυθμού αντίδρασης εξαρτάται από τη θερμοκρασία, από τη φύση των αντιδρώντων, από την παρουσία ενός καταλύτη στο σύστημα, αλλά δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωσή τους.

1. Θερμοκρασία. Με αύξηση της θερμοκρασίας για κάθε 10 ° C, ο ρυθμός αντίδρασης αυξάνεται κατά 2-4 φορές (Κανόνας Van't Hoff). Με αύξηση της θερμοκρασίας από t1 σε t2, η μεταβολή του ρυθμού αντίδρασης μπορεί να υπολογιστεί με τον τύπο: (t2 - t1) / 10 Vt2 / Vt1 = g (όπου Vt2 και Vt1 είναι οι ρυθμοί αντίδρασης σε θερμοκρασίες t2 και t1, αντίστοιχα, g είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας αυτής της αντίδρασης). Ο κανόνας του Van't Hoff ισχύει μόνο σε ένα στενό εύρος θερμοκρασίας. Πιο ακριβής είναι η εξίσωση Arrhenius: k = A e –Ea/RT όπου το A είναι μια σταθερά ανάλογα με τη φύση των αντιδρώντων. R είναι η καθολική σταθερά αερίου. Ea είναι η ενέργεια ενεργοποίησης, δηλαδή η ενέργεια που πρέπει να έχουν τα συγκρουόμενα μόρια προκειμένου η σύγκρουση να οδηγήσει σε χημικό μετασχηματισμό. Ενεργειακό διάγραμμα χημικής αντίδρασης. Εξώθερμη αντίδραση Ενδόθερμη αντίδραση Α - αντιδραστήρια, Β - ενεργοποιημένο σύμπλοκο (κατάσταση μετάβασης), C - προϊόντα. Όσο υψηλότερη είναι η ενέργεια ενεργοποίησης Ea, τόσο περισσότερο αυξάνεται ο ρυθμός αντίδρασης με την αύξηση της θερμοκρασίας. 2. Η επιφάνεια επαφής των αντιδρώντων. Για ετερογενή συστήματα (όταν οι ουσίες βρίσκονται σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης), όσο μεγαλύτερη είναι η επιφάνεια επαφής, τόσο πιο γρήγορα προχωρά η αντίδραση. Η επιφάνεια των στερεών μπορεί να αυξηθεί με την άλεση τους και για τις διαλυτές ουσίες με τη διάλυσή τους. 3. Κατάλυση. Οι ουσίες που συμμετέχουν στις αντιδράσεις και αυξάνουν τον ρυθμό της, παραμένοντας αμετάβλητες στο τέλος της αντίδρασης, ονομάζονται καταλύτες. Ο μηχανισμός δράσης των καταλυτών σχετίζεται με μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης της αντίδρασης λόγω του σχηματισμού ενδιάμεσων ενώσεων. Στην ομογενή κατάλυση, τα αντιδρώντα και ο καταλύτης αποτελούν μια φάση (βρίσκονται στην ίδια κατάσταση συσσωμάτωσης), ενώ στην ετερογενή κατάλυση είναι διαφορετικές φάσεις (βρίσκονται σε διαφορετικές καταστάσεις συσσωμάτωσης). Σε ορισμένες περιπτώσεις, η πορεία των ανεπιθύμητων χημικών διεργασιών μπορεί να επιβραδυνθεί δραστικά με την προσθήκη αναστολέων στο μέσο αντίδρασης (το φαινόμενο της «αρνητικής κατάλυσης»).

Ερώτηση νούμερο 4

Διατυπώστε και γράψτε τον νόμο της δράσης της μάζας για την αντίδραση:

2 NO+O2=2NO2

ΝΟΜΟΣ ΤΗΣ ΜΑΖΑΣ ΔΡΑΣΗΣ: Ο ρυθμός μιας χημικής αντίδρασης είναι ανάλογος με το γινόμενο των συγκεντρώσεων των αντιδρώντων. για την αντίδραση 2NO + O2 2NO2, ο νόμος της δράσης της μάζας θα γραφεί ως εξής: v=kС2(NO)·С(O2), όπου k είναι η σταθερά ταχύτητας, ανάλογα με τη φύση των αντιδρώντων και τη θερμοκρασία. Ο ρυθμός στις αντιδράσεις που περιλαμβάνουν στερεά προσδιορίζεται μόνο από τη συγκέντρωση αερίων ή διαλυμένων ουσιών: C + O2 \u003d CO2, v \u003d kCO2

Οι μηχανισμοί των χημικών μετασχηματισμών και οι ρυθμοί τους μελετώνται από τη χημική κινητική. Οι χημικές διεργασίες προχωρούν στο χρόνο με διαφορετικούς ρυθμούς. Κάποια συμβαίνουν γρήγορα, σχεδόν αμέσως, ενώ άλλα χρειάζονται πολύ χρόνο για να εμφανιστούν.

Σε επαφή με

Ταχύτητα αντίδρασης- ο ρυθμός με τον οποίο καταναλώνονται τα αντιδραστήρια (η συγκέντρωσή τους μειώνεται) ή σχηματίζονται προϊόντα αντίδρασης ανά μονάδα όγκου.

Παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τον ρυθμό μιας χημικής αντίδρασης

Οι ακόλουθοι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν το πόσο γρήγορα συμβαίνει μια χημική αλληλεπίδραση:

συγκέντρωση ουσιών?
τη φύση των αντιδραστηρίων·
θερμοκρασία;
η παρουσία ενός καταλύτη.
πίεση (για αντιδράσεις σε αέριο μέσο).

Έτσι, αλλάζοντας ορισμένες συνθήκες για την πορεία μιας χημικής διαδικασίας, είναι δυνατό να επηρεαστεί το πόσο γρήγορα θα προχωρήσει η διαδικασία.

Στη διαδικασία της χημικής αλληλεπίδρασης, τα σωματίδια των ουσιών που αντιδρούν συγκρούονται μεταξύ τους. Ο αριθμός τέτοιων συμπτώσεων είναι ανάλογος με τον αριθμό των σωματιδίων των ουσιών στον όγκο του αντιδρώντος μίγματος και επομένως ανάλογος με τις μοριακές συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων.

Νόμος των ενεργών μαζώνπεριγράφει την εξάρτηση του ρυθμού αντίδρασης από τις μοριακές συγκεντρώσεις των αντιδρώντων ουσιών.

Για μια στοιχειώδη αντίδραση (A + B → ...), αυτός ο νόμος εκφράζεται με τον τύπο:

υ \u003d k ∙С A ∙С B,

όπου k είναι η σταθερά του ρυθμού. Τα C A και C B είναι οι μοριακές συγκεντρώσεις των αντιδρώντων, Α και Β.

Εάν μία από τις αντιδρώντες ουσίες είναι σε στερεή κατάσταση, τότε η αλληλεπίδραση λαμβάνει χώρα στη διεπιφάνεια φάσης και επομένως η συγκέντρωση της στερεάς ουσίας δεν περιλαμβάνεται στην εξίσωση του κινητικού νόμου των ενεργών μαζών. Για να κατανοήσουμε τη φυσική έννοια της σταθεράς ταχύτητας, είναι απαραίτητο να ληφθούν τα C, A και C B ίσα με 1. Τότε γίνεται σαφές ότι η σταθερά ταχύτητας είναι ίση με την ταχύτητα αντίδρασης σε συγκεντρώσεις αντιδραστηρίου ίσες με μονάδα.

Η φύση των αντιδραστηρίων

Δεδομένου ότι οι χημικοί δεσμοί των αντιδρώντων ουσιών καταστρέφονται κατά τη διαδικασία της αλληλεπίδρασης και σχηματίζονται νέοι δεσμοί των προϊόντων της αντίδρασης, η φύση των δεσμών που συμμετέχουν στην αντίδραση των ενώσεων και η δομή των μορίων των αντιδρώντων ουσιών θα παίξουν σημαντικός ρόλος.

Επιφάνεια επαφής αντιδραστηρίων

Ένα τέτοιο χαρακτηριστικό όπως η επιφάνεια επαφής των στερεών αντιδραστηρίων, μερικές φορές αρκετά σημαντικά, επηρεάζει την πορεία της αντίδρασης. Η λείανση ενός στερεού σάς επιτρέπει να αυξήσετε την επιφάνεια επαφής των αντιδραστηρίων και, ως εκ τούτου, να επιταχύνετε τη διαδικασία. Η περιοχή επαφής των διαλυμένων ουσιών αυξάνεται εύκολα με τη διάλυση της ουσίας.

Θερμοκρασία αντίδρασης

Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η ενέργεια των συγκρουόμενων σωματιδίων θα αυξάνεται, είναι προφανές ότι με την αύξηση της θερμοκρασίας, η ίδια η χημική διαδικασία θα επιταχυνθεί. Ένα σαφές παράδειγμα του πώς μια αύξηση της θερμοκρασίας επηρεάζει τη διαδικασία αλληλεπίδρασης των ουσιών μπορούν να θεωρηθούν τα δεδομένα που δίνονται στον πίνακα.

Πίνακας 1. Επίδραση της αλλαγής θερμοκρασίας στον ρυθμό σχηματισμού νερού (О 2 +2Н 2 →2Н 2 О)

Για μια ποσοτική περιγραφή του τρόπου με τον οποίο η θερμοκρασία μπορεί να επηρεάσει τον ρυθμό αλληλεπίδρασης των ουσιών, χρησιμοποιείται ο κανόνας van't Hoff. Ο κανόνας του Van't Hoff είναι ότι όταν η θερμοκρασία αυξάνεται κατά 10 βαθμούς, υπάρχει επιτάχυνση 2-4 φορές.

Ο μαθηματικός τύπος που περιγράφει τον κανόνα van't Hoff είναι ο εξής:

Όπου γ είναι ο συντελεστής θερμοκρασίας του ρυθμού της χημικής αντίδρασης (γ = 2−4).

Αλλά η εξίσωση Arrhenius περιγράφει την εξάρτηση από τη θερμοκρασία της σταθεράς ρυθμού με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια:

Όπου R είναι η καθολική σταθερά αερίου, το A είναι ένας παράγοντας που καθορίζεται από τον τύπο της αντίδρασης, E, A είναι η ενέργεια ενεργοποίησης.

Η ενέργεια ενεργοποίησης είναι η ενέργεια που πρέπει να αποκτήσει ένα μόριο για να συμβεί ένας χημικός μετασχηματισμός. Δηλαδή, είναι ένα είδος ενεργειακού φραγμού που θα χρειαστεί να ξεπεραστεί από τα μόρια που συγκρούονται στον όγκο της αντίδρασης προκειμένου να ανακατανεμηθούν οι δεσμοί.

Η ενέργεια ενεργοποίησης δεν εξαρτάται από εξωτερικούς παράγοντες, αλλά εξαρτάται από τη φύση της ουσίας. Η τιμή της ενέργειας ενεργοποίησης έως 40 - 50 kJ / mol επιτρέπει στις ουσίες να αντιδρούν μεταξύ τους αρκετά ενεργά. Εάν η ενέργεια ενεργοποίησης υπερβαίνει τα 120 kJ/mol, τότε οι ουσίες (σε συνηθισμένες θερμοκρασίες) θα αντιδράσουν πολύ αργά. Μια αλλαγή στη θερμοκρασία οδηγεί σε αλλαγή του αριθμού των ενεργών μορίων, δηλαδή μορίων που έχουν φτάσει σε ενέργεια μεγαλύτερη από την ενέργεια ενεργοποίησης, και επομένως ικανά για χημικούς μετασχηματισμούς.

Καταλυτική δράση

Ο καταλύτης είναι μια ουσία που μπορεί να επιταχύνει μια διαδικασία, αλλά δεν αποτελεί μέρος των προϊόντων της. Η κατάλυση (επιτάχυνση της πορείας ενός χημικού μετασχηματισμού) χωρίζεται σε · ομοιογενείς, · ετερογενείς. Εάν τα αντιδρώντα και ο καταλύτης βρίσκονται στην ίδια κατάσταση συσσωμάτωσης, τότε η κατάλυση ονομάζεται ομοιογενής, εάν σε διαφορετικές καταστάσεις, τότε ετερογενής. Οι μηχανισμοί δράσης των καταλυτών είναι ποικίλοι και αρκετά περίπλοκοι. Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί ότι οι καταλύτες χαρακτηρίζονται από επιλεκτικότητα δράσης. Δηλαδή, ο ίδιος καταλύτης, επιταχύνοντας μια αντίδραση, δεν μπορεί να αλλάξει τον ρυθμό μιας άλλης με κανέναν τρόπο.

Πίεση

Εάν στο μετασχηματισμό εμπλέκονται αέριες ουσίες, τότε ο ρυθμός της διαδικασίας θα επηρεαστεί από μια αλλαγή της πίεσης στο σύστημα . Αυτό συμβαίνει διότιότι για τα αέρια αντιδρώντα, μια αλλαγή της πίεσης οδηγεί σε αλλαγή της συγκέντρωσης.

Πειραματικός προσδιορισμός της ταχύτητας μιας χημικής αντίδρασης

Είναι δυνατός ο προσδιορισμός του ρυθμού ενός χημικού μετασχηματισμού πειραματικά λαμβάνοντας δεδομένα για το πώς η συγκέντρωση των αντιδρώντων ουσιών ή προϊόντων αλλάζει ανά μονάδα χρόνου. Οι μέθοδοι για τη λήψη τέτοιων δεδομένων χωρίζονται σε

χημική ουσία,
φυσική και χημική.

Οι χημικές μέθοδοι είναι αρκετά απλές, προσιτές και ακριβείς. Με τη βοήθειά τους, η ταχύτητα προσδιορίζεται με απευθείας μέτρηση της συγκέντρωσης ή της ποσότητας μιας ουσίας αντιδρώντων ή προϊόντων. Σε περίπτωση αργής αντίδρασης, λαμβάνονται δείγματα για την παρακολούθηση του τρόπου με τον οποίο καταναλώνεται το αντιδραστήριο. Μετά από αυτό, προσδιορίζεται η περιεκτικότητα του αντιδραστηρίου στο δείγμα. Με δειγματοληψία σε τακτά χρονικά διαστήματα, είναι δυνατό να ληφθούν δεδομένα σχετικά με τη μεταβολή της ποσότητας μιας ουσίας κατά την αλληλεπίδραση. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενοι τύποι ανάλυσης είναι η τιτλομετρία και η βαρυμετρία.

Εάν η αντίδραση προχωρήσει γρήγορα, τότε για να ληφθεί δείγμα πρέπει να σταματήσει. Αυτό μπορεί να γίνει με ψύξη απότομη αφαίρεση του καταλύτη, είναι επίσης δυνατό να αραιωθεί ή να μεταφερθεί ένα από τα αντιδραστήρια σε μη αντιδραστική κατάσταση.

Οι μέθοδοι φυσικοχημικής ανάλυσης στη σύγχρονη πειραματική κινητική χρησιμοποιούνται συχνότερα από τις χημικές. Με τη βοήθειά τους, μπορείτε να παρατηρήσετε την αλλαγή στις συγκεντρώσεις των ουσιών σε πραγματικό χρόνο. Δεν υπάρχει ανάγκη διακοπής της αντίδρασης και λήψης δειγμάτων.

Οι φυσικοχημικές μέθοδοι βασίζονται στη μέτρηση μιας φυσικής ιδιότητας που εξαρτάται από την ποσοτική περιεκτικότητα μιας συγκεκριμένης ένωσης στο σύστημα και μεταβάλλεται με το χρόνο. Για παράδειγμα, εάν στην αντίδραση εμπλέκονται αέρια, τότε η πίεση μπορεί να είναι μια τέτοια ιδιότητα. Μετράται επίσης η ηλεκτρική αγωγιμότητα, ο δείκτης διάθλασης και τα φάσματα απορρόφησης ουσιών.

Ρύζι. 40. Εξάρτηση της τιμής της αμοιβαίας συγκέντρωσης του αντιδραστηρίου από το χρόνο για μια αντίδραση δεύτερης τάξης

Ρύζι. Εικ. 39. Εξάρτηση του λογαρίθμου της συγκέντρωσης του αντιδραστηρίου από το χρόνο ροής για την αντίδραση πρώτης τάξης

Ρύζι. 38. Μεταβολή της συγκέντρωσης της αρχικής ουσίας με την πάροδο του χρόνου σε μια αντίδραση πρώτης τάξης

Ρύζι. 37. Μεταβολή της συγκέντρωσης της αρχικής ουσίας με την πάροδο του χρόνου σε μια αντίδραση μηδενικής τάξης

Μαθηματικά, αυτή η γραμμική εξάρτηση θα γραφεί ως εξής

όπου k είναι η σταθερά ταχύτητας, C 0 είναι η αρχική μοριακή συγκέντρωση του αντιδρώντος, C είναι η συγκέντρωση τη χρονική στιγμή t.

Από αυτό, μπορείτε να εξαγάγετε έναν τύπο για τον υπολογισμό της σταθεράς ταχύτητας μιας χημικής αντίδρασης μηδενικής τάξης.

Μετριέται ο ρυθμός μηδενικής τάξης σταθερά σε mol/L; s (mol l -1 s -1).

Ο χρόνος ημιζωής για μια αντίδραση μηδενικής τάξης είναι ανάλογος της συγκέντρωσης του υλικού έναρξης

Για αντιδράσεις πρώτης τάξης, η κινητική καμπύλη στις συντεταγμένες C,t είναι εκθετική και μοιάζει με αυτό (Εικ. 38) Μαθηματικά, αυτή η καμπύλη περιγράφεται από την ακόλουθη εξίσωση

C \u003d C 0 e - kt

Στην πράξη, για αντιδράσεις πρώτης τάξης, η κινητική καμπύλη απεικονίζεται συχνότερα στις συντεταγμένες lnC, t. Σε αυτή την περίπτωση, παρατηρείται μια γραμμική εξάρτηση του lnС από το χρόνο (Εικ. 39)

ln C \u003d lnC 0 - kt

Στο Γ

Αντίστοιχα, η τιμή της σταθεράς του ρυθμού και ο χρόνος ημιζωής μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας τους ακόλουθους τύπους

k = ln ή k = 2,303lg

(όταν μεταβαίνουμε από δεκαδικό λογάριθμο σε φυσικό).

Η σταθερά ταχύτητας αντίδρασης πρώτης τάξης έχει τη διάσταση t-1, δηλ. 1/s και δεν εξαρτάται από μονάδες συγκέντρωσης. Δείχνει την αναλογία των μορίων που έχουν αντιδράσει ανά μονάδα χρόνου από τον συνολικό αριθμό των μορίων του αντιδραστηρίου στο σύστημα. Έτσι, στις αντιδράσεις πρώτης τάξης, τα ίδια κλάσματα της ληφθείσας ποσότητας του υλικού έναρξης δαπανώνται στα ίδια χρονικά διαστήματα.

Το δεύτερο διακριτικό χαρακτηριστικό των αντιδράσεων πρώτης τάξης είναι ότι το t ½ για αυτές δεν εξαρτάται από την αρχική συγκέντρωση του αντιδραστηρίου, αλλά καθορίζεται μόνο από τη σταθερά ταχύτητας.

Θα εξετάσουμε τη μορφή της εξίσωσης για την εξάρτηση της συγκέντρωσης από το χρόνο για αντιδράσεις δεύτερης τάξης μόνο για την απλούστερη περίπτωση, όταν 2 πανομοιότυπα μόρια ή μόρια διαφορετικών ουσιών συμμετέχουν σε μια στοιχειώδη δράση, αλλά οι αρχικές τους συγκεντρώσεις (C 0 ) είναι ίσα. Σε αυτή την περίπτωση, παρατηρείται γραμμική εξάρτηση στις συντεταγμένες 1/C, t (Εικ. 40). Η μαθηματική εξίσωση αυτής της εξάρτησης θα γραφεί ως εξής

και μετριέται σε Ιδ-1β mol-1, δηλ. η αριθμητική του τιμή εξαρτάται από τις μονάδες στις οποίες μετράται η συγκέντρωση της ουσίας.

Ο χρόνος ημιζωής των αντιδράσεων δεύτερης τάξης είναι αντιστρόφως ανάλογος με την αρχική συγκέντρωση του αντιδραστηρίου

Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο ρυθμός των αντιδράσεων δεύτερης τάξης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον αριθμό των συγκρούσεων μεταξύ των μορίων των αντιδρώντων ουσιών ανά μονάδα χρόνου, ο οποίος, με τη σειρά του, είναι ανάλογος με τον αριθμό των μορίων ανά μονάδα όγκου, δηλ. συγκέντρωση ουσίας. Έτσι, όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση μιας ουσίας στο σύστημα, τόσο πιο συχνά τα μόρια συγκρούονται μεταξύ τους και όσο μικρότερη είναι η χρονική περίοδος, τα μισά από αυτά θα έχουν χρόνο να αντιδράσουν.

Οι αντιδράσεις τρίτης τάξης, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, είναι εξαιρετικά σπάνιες και δεν παρουσιάζουν πρακτικό ενδιαφέρον. Ως εκ τούτου, από αυτή την άποψη, δεν θα τα εξετάσουμε.

Η σταθερά του ρυθμού αντίδρασης εξαρτάται από τη θερμοκρασία, από τη φύση των αντιδρώντων, από τον καταλύτη, αλλά δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωσή τους. Για μια αντίδραση της μορφής 2A+2B->3C+D, ο ρυθμός σχηματισμού των προϊόντων αντίδρασης και ο ρυθμός κατανάλωσης των αντιδραστηρίων μπορούν να αναπαρασταθούν ως: d[A]/(2*dt)=d[B]/ (2*dt)=d[C] /(3*dt)=d[D]/dt Έτσι, προκειμένου να αποφευχθεί η χρήση πολλών μορφών καταγραφής του ρυθμού για την ίδια αντίδραση, χρησιμοποιείται μια χημική μεταβλητή που καθορίζει το βαθμό της αντίδρασης και δεν εξαρτάται από στοιχειομετρικούς συντελεστές: ξ=(Δn) /ν όπου ν ο στοιχειομετρικός συντελεστής. Τότε ο ρυθμός αντίδρασης: v=(1/V)*dξ/dt όπου V είναι ο όγκος του συστήματος.

Διάσταση

Η διάσταση της σταθεράς ταχύτητας αντίδρασης εξαρτάται από τη σειρά της αντίδρασης. Εάν η συγκέντρωση των αντιδρώντων μετράται σε mol l −1 (M):

Για μια αντίδραση πρώτης τάξης, κέχει διάσταση c −1
Για μια αντίδραση δεύτερης τάξης, κέχει τη διάσταση l mol −1 s −1 (ή M −1 s −1)
Για μια αντίδραση τρίτης τάξης, κέχει διάσταση l 2 mol −2 s −1 (ή M −2 s −1)

δείτε επίσης

Γράψτε μια κριτική για το άρθρο "Σταθερά ρυθμού αντίδρασης"

Σημειώσεις

Ένα απόσπασμα που χαρακτηρίζει τη σταθερά του ρυθμού αντίδρασης

Ο Λιχάτσεφ σηκώθηκε και έψαξε τα πακέτα του και ο Πέτια σύντομα άκουσε τον πολεμικό ήχο του χάλυβα σε μια ράβδο. Ανέβηκε στο βαγόνι και κάθισε στην άκρη του. Ο Κοζάκος ακόνισε τη σπαθιά του κάτω από το βαγόνι.
- Και τι, κοιμούνται οι καλοί; είπε η Πέτυα.
- Ποιος κοιμάται, και ποιος είναι έτσι.
- Λοιπόν, τι γίνεται με το αγόρι;
- Είναι άνοιξη; Ήταν εκεί, στους διαδρόμους, κατέρρευσε. Κοιμάται με φόβο. Χάρηκε.
Για πολύ καιρό μετά από αυτό η Petya ήταν σιωπηλή, ακούγοντας τους ήχους. Ακούστηκαν βήματα στο σκοτάδι και εμφανίστηκε μια μαύρη φιγούρα.
-Τι ακονίζεις; ρώτησε ο άντρας πλησιάζοντας το βαγόνι.
- Μα ο κύριος ακονίστε τη σπαθιά του.
«Είναι καλό», είπε ο άντρας, ο οποίος φαινόταν να είναι ουσσάρος στον Πέτια. - Σας έχει μείνει ένα φλιτζάνι;
"Στο τιμόνι.
Ο ουσάρ πήρε το κύπελλο.
«Μάλλον θα είναι φως σύντομα», είπε, χασμουρώντας, και πήγε κάπου.
Ο Πέτια έπρεπε να ήξερε ότι βρισκόταν στο δάσος, στο πάρτι του Ντενίσοφ, ένα βερνίκι από το δρόμο, ότι καθόταν σε ένα βαγόνι που είχε ανακτηθεί από τους Γάλλους, κοντά στο οποίο ήταν δεμένα άλογα, ότι ο Κοζάκος Λιχάτσεφ καθόταν από κάτω του και ακονίζοντας τη σπαθιά του, ότι μια μεγάλη μαύρη κηλίδα στα δεξιά - ένα φυλάκιο, και μια φωτεινή κόκκινη κηλίδα από κάτω προς τα αριστερά - μια φωτιά που πεθαίνει, ότι ο άνθρωπος που ήρθε για ένα φλιτζάνι ήταν ένας ουσάρ που ήθελε να πιει. αλλά δεν ήξερε τίποτα και δεν ήθελε να το μάθει. Ήταν σε ένα μαγικό βασίλειο, στο οποίο δεν υπήρχε τίποτα σαν την πραγματικότητα. Ένα μεγάλο μαύρο σημείο, ίσως να ήταν σίγουρα ένα φυλάκιο, ή ίσως να υπήρχε μια σπηλιά που οδηγούσε στα βάθη της γης. Το κόκκινο σημείο μπορεί να ήταν φωτιά, ή ίσως το μάτι ενός τεράστιου τέρατος. Ίσως τώρα κάθεται σίγουρα σε ένα βαγόνι, αλλά είναι πολύ πιθανό να μην κάθεται σε ένα βαγόνι, αλλά σε έναν τρομερά ψηλό πύργο, από τον οποίο αν πέσεις, θα πετούσες στο έδαφος όλη μέρα, έναν ολόκληρο μήνα - όλοι πετούν και δεν θα φτάσεις ποτέ. Μπορεί ακριβώς ο Κοζάκος Λιχάτσεφ να κάθεται κάτω από το βαγόνι, αλλά μπορεί κάλλιστα να είναι ότι αυτός είναι ο πιο ευγενικός, πιο γενναίος, ο πιο υπέροχος, ο πιο εξαιρετικός άνθρωπος στον κόσμο, τον οποίο κανείς δεν γνωρίζει. Ίσως ήταν ο ουσάρ που περνούσε για νερό και μπήκε στην κοιλότητα, ή ίσως είχε μόλις εξαφανιστεί από τα μάτια και εξαφανίστηκε εντελώς, και δεν ήταν εκεί.