Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- De volgorde van de reactie
- Wat betekent nul-orde reactie
- Reactieorder en snelheidconstante vinden
De reactiesnelheid van een gegeven reactie is de snelheid waarmee de componenten deelnemen aan de specifieke reactie, waarbij een nieuw resultaat wordt gevormd (bijvoorbeeld verbinding of neerslag). De reactieorde daarentegen is de coëfficiënt die op elke component wordt toegepast bij de berekening van de reactiesnelheid. De snelheidswet is de wiskundige uitdrukking van de reactiesnelheid, en deze kan verschillende vormen aannemen: gemiddelde snelheid in de tijd, onmiddellijke snelheid op een specifiek punt en initiële reactiesnelheid.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Reactie volgorde moet experimenteel worden bepaald met behulp van initiële concentraties van componenten en testen om te zien hoe een verandering in hun concentratie of druk de productie van het resulterende product beïnvloedt.
De reactiesnelheid kan stabiel blijven of in de loop van de tijd variëren en kan worden beïnvloed door de concentraties van elke component of door slechts een of twee. Die concentraties kunnen in de loop van de tijd variëren naarmate de reactie voortgaat, zodat de reactiesnelheid verandert en de snelheid van verandering zelf verandert. De reactiesnelheid kan ook veranderen op basis van andere, meer obscure factoren, zoals het beschikbare oppervlak voor het reagens, dat ook in de loop van de tijd kan veranderen.
De volgorde van de reactie
Wanneer de reactiesnelheid direct varieert met de concentratie van één component, wordt gezegd dat het een reactie van de eerste orde is. In lekentermen hangt de grootte van het vuur af van hoeveel hout je erop legt. Wanneer de reactiesnelheid varieert met de concentratie van twee componenten, is het een reactie van de tweede orde. Wiskundig gezegd: "de som van de exponenten in de tariefwet is gelijk aan twee."
Wat betekent nul-orde reactie
Wanneer de reactiesnelheid helemaal niet varieert, afhankelijk van de concentratie van een van de reagentia, is dit een reactie van nul of nul-orde. In dat geval is de reactiesnelheid voor een specifieke reactie eenvoudig gelijk aan de snelheidsconstante, weergegeven door k. Een nul-orde reactie wordt uitgedrukt in de vorm r = k, waar r is de reactiesnelheid en k is de snelheidsconstante. Wanneer een grafiek wordt gemaakt tegen de tijd in, gaat de lijn die de aanwezigheid van de reagentia aangeeft in een rechte lijn naar beneden en de lijn die de aanwezigheid van het product aangeeft, in een rechte lijn omhoog. De helling van de lijn varieert met de specifieke reactie, maar de mate van afbuiging van A (waarbij A een component is) is gelijk aan de snelheid van toename van C (waarbij C het product is).
Een andere meer specifieke term is een pseudo-nulde-orde reactie omdat het geen perfect model is. Wanneer de concentratie van één component nul wordt door de reactie zelf, stopt de reactie. Net voor dat punt gedraagt de snelheid zich meer als een typische reactie van de eerste of tweede orde. Het is een ongebruikelijk maar niet ongewoon geval van kinetiek, meestal veroorzaakt door een kunstmatige of anderszins atypische toestand, zoals een overweldigend overwicht van een component of, aan de andere kant van de vergelijking, een kunstmatige schaarste van een andere component. Denk aan een geval waarin veel van een bepaald component aanwezig is maar niet beschikbaar is voor reactie omdat het een beperkt oppervlak voor de reactie heeft.
Reactieorder en snelheidconstante vinden
De tariefwet k moet worden bepaald via experiment. Het berekenen van de reactiesnelheid is eenvoudig; zijn echte dingen, geen algebra. Als de concentratie van de initiële componenten in de tijd lineair afneemt of de concentratie van het product lineair toeneemt met de tijd, dan heb je een nul-orde reactie. Als dit niet het geval is, moet u rekenen.
Experimenteel bepaalt u k gebruik van uw initiële concentraties of druk van componenten, niet het gemiddelde, omdat de aanwezigheid van het resulterende product in de loop van de tijd de reactiesnelheid kan beïnvloeden. Vervolgens voert u het experiment opnieuw uit, waarbij u de beginconcentratie van A of B wijzigt en de eventuele verandering in de resulterende productiesnelheid van C, het product, waarneemt. Als er geen verandering is, hebt u een nul-orde reactie. Als de snelheid rechtstreeks varieert met de concentratie van A, heb je een eerste-orde reactie. Als het varieert met het vierkant van A, heb je een tweede-orde reactie, enzovoort.
Er is een goede uitlegvideo op YouTube.
Met een beetje tijd in het lab, zal het duidelijk worden als je een nul-, eerste, tweede of meer gecompliceerde tariefwet hebt. Gebruik altijd initiële snelheden van componenten voor uw berekeningen, en binnen twee of drie varianten (bijvoorbeeld het verdubbelen en vervolgens verdrievoudigen van de druk van een bepaald component), wordt het duidelijk waar u mee te maken hebt.