Az arány állandó egy arányossági tényező a kémiai kinetika amely összekapcsolja a reagensek moláris koncentrációját a reakció sebességével. Más néven a reakciósebesség állandó vagy reakciósebességi együttható és az egyenlet betűvel van jelölve k.
Kulcsfontosságú elvihetők: Állandó árfolyam
- A k sebességállandó egy arányossági állandó, amely jelzi a reagensek moláris koncentrációja és a kémiai reakció sebessége közötti összefüggést.
- A sebességi állandó kísérletileg megtalálható a reagensek moláris koncentrációjának és a reakció sorrendjének felhasználásával. Alternatív megoldásként kiszámítható az Arrhenius egyenlettel.
- A sebességállandó egységei a reakció sorrendjétől függnek.
- A sebességállandó nem valódi állandó, mivel értéke függ a hőmérséklettől és más tényezőktől.
Értékeld az állandó egyenletet
Általános kémiai reakcióhoz:
aA + bB → cC + dD
az a kémiai reakció sebessége kiszámítható:
Érték = k [A]egy[B]b
A kifejezések átrendezésekor az arány állandó:
sebességállandó (k) = sebesség / ([A]egy[B]egy)
Itt k a sebességállandó, és [A] és [B] az A és B reagensek moláris koncentrációja.
Az a és b betűk a a reakció sorrendje A vonatkozásában és a reakció sorrendje b vonatkozásában. Értékeiket kísérletileg határozzuk meg. Együtt adják meg a reakció sorrendjét, n:
a + b = n
Például, ha az A koncentrációjának megkétszerezése megkétszerezi a reakció sebességét, vagy az A koncentrációjának megnégyszereződése megkétszerezi a reakció sebességét, akkor a reakció elsőrendű az A-hoz viszonyítva. A sebességi állandó:
k = ráta / [A]
Ha megkétszerezzük az A koncentrációját, és a reakció sebessége négyszer növekszik, akkor a reakció sebessége arányos az A koncentráció négyzetével. A reakció A-hoz viszonyítva másodrendű.
k = ráta / [A]2
Érték állandó értékelése az Arrhenius-egyenlet alapján
A sebességi állandó kifejezhető a: Arrhenius-egyenlet:
k = Ae-Ea / RT
Itt A A részecske-ütközések gyakoriságának állandója, Ea a aktiválási energia a reakció reakcióképességénél R jelentése az univerzális gázállandó, és T a abszolút hőmérséklet. Az Arrhenius-egyenletből kitűnik, hogy hőfok a fő a kémiai reakció sebességét befolyásoló tényező. Ideális esetben a sebességállandó figyelembe veszi az összes olyan változót, amely befolyásolja a reakció sebességét.
Értékeld az állandó egységeket
A sebességállandó egységei a reakció sorrendjétől függnek. Általában az a + b sorrendű reakció esetén a sebességi állandó mértékegysége mol1−(m+n)· L(m+n)−1· s−1
- A nulla rendű reakcióhoz a sebességi állandó mólarány / másodperc (M / s) vagy mól / liter / másodperc (mol·L)−1· s−1)
- Az első rendű reakcióhoz a sebességállandónak másodpercenkénti egysége van-1
- Egy második rendű reakcióhoz a sebességi állandó liter egység / mól / másodperc (L · mol−1· s−1) vagy (M−1· s−1)
- Harmadik rendű reakció esetén a sebességi állandó liter négyzetméter / mól négyzet / másodperc egység (L2· mol−2· s−1) vagy (M−2· s−1)
Egyéb számítások és szimulációk
Magasabb rendû reakciókhoz vagy dinamikus kémiai reakciókhoz a vegyészek különféle molekuláris dinamikai szimulációkat alkalmaznak számítógépes szoftver segítségével. Ezek a módszerek tartalmazzák az osztott nyereg elméletet, a Bennett Chandler eljárást és a mérföldköveket.
Nem igazi állandó
Neve ellenére a sebességállandó valójában nem állandó. Azt csak állandó hőmérsékleten igaz. Ezt befolyásolja katalizátor hozzáadása vagy cseréje, nyomás megváltoztatása vagy akár a vegyi anyagok keverése. Nem alkalmazandó, ha a reakcióban bármi megváltozik a reagensek koncentrációja mellett. Ezenkívül nem működik nagyon jól, ha a reakció nagy molekulákat tartalmaz nagy koncentrációban, mivel az Arrhenius-egyenlet feltételezi, hogy a reagensek tökéletes gömbök, amelyek ideális ütközéseket hajtanak végre.
források
- Connors, Kenneth (1990). Kémiai kinetika: A reakciósebesség vizsgálata az oldatban. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-72020-1.
- Daru, János; Stirling, András (2014). "Osztott nyereg elmélet: Új ötlet a sebesség állandó számításához". J. Chem. Elméleti számítás. 10 (3): 1121–1127. doi:10.1021 / ct400970y
- Isaacs, Neil S. (1995). "2.8.3. Szakasz". Fizikai szerves kémia (2. kiadás). Harlow: Addison Wesley Longman. ISBN 9780582218635.
- IUPAC (1997) Kémiai terminológia összefoglalása, 2. kiadás (az "arany könyv").
- Laidler, K. J., Meiser, J.H. (1982). Fizikai kémia. Benjamin / Cummings. ISBN 0-8053-5682-7.