Ecuația vitezei de reacție | ecuație folosită pentru a calcula viteza unei reacții chimice

Ecuația vitezei (sau legea vitezei) este o ecuație utilizată pentru a calcula viteza unei reacții chimice. Pentru o reacție generală aA + bB → C, ecuația de viteză este:

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

Aici, [A] și [B] sunt concentrațiile lui A și B. x și y depind de etapa care determină viteza. Dacă mecanismul de reacție este unul foarte simplu, în care A și B se lovesc reciproc și apoi trec la produși printr-o singură stare de tranziție, atunci x=a și y=b. k este constanta de viteză a reacției. Aceasta se modifică în funcție de temperatură, presiune și alte condiții.

Ecuația ratei este o ecuație diferențială. Dacă este integrată, se găsește o ecuație care indică modul în care concentrația reactivilor și a produselor se modifică în timp.

În cazuri speciale, este foarte ușor de rezolvat ecuația și de găsit k. De exemplu, într-o reacție de ordinul întâi, ecuația este:

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

Integrarea dă:

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

Astfel, o reprezentare a ln [ A ] {\displaystyle \ln {[A]}} $\ln {[A]}$ în funcție de timpul t dă o linie dreaptă cu o pantă de - k {\displaystyle -k} $-k$ .

Uneori, experimentele pot fi realizate astfel încât reacția să arate ca una de ordinul întâi. Dacă concentrația unui reactiv este menținută la aceeași valoare ridicată, atunci aceasta poate fi considerată o constantă. Ecuația devine r = k [ A ] [ B ] = k ′ [ A ] {\displaystyle r=k[A][B]=k'[A]} $r=k[A][B]=k'[A]$ unde k' este constanta de viteză de ordinul pseudoprimar. Apoi, metoda de mai sus poate fi utilizată pentru a calcula k'.

Referință

↑ ^1.01.1 https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/transition-state-theory/

Mecanisme de reacție de bază
Substituție nucleofilă	substituție nucleofilă unimoleculară (S_N 1) - substituție nucleofilă bimoleculară (S_N 2) - substituție nucleofilă aromatică (S_N Ar) - substituție nucleofilă internă (S_N i)
Reacția de eliminare	Eliminare unimoleculară (E1) - Reacția de eliminare E1cB - Eliminare bimoleculară (E2)
Reacții de adiție	Adiția electrofilă - Adiția nucleofilă - Adiția radicalară liberă - Cicloaddiția
Subiecte conexe	Reacția elementară - Moleculariul - Stereochimia - Cataliza - Teoria coliziunii - Efectele solvenților - Împingerea săgeții
Cinetică chimică	Ecuația ratei - Etapa de determinare a ratei

Întrebări și răspunsuri

Î: Ce este ecuația ratei?

R: Ecuația vitezei (sau legea vitezei) este o ecuație utilizată pentru a calcula viteza unei reacții chimice. Aceasta ia în considerare concentrațiile de reactanți și de produși, precum și alte condiții, cum ar fi temperatura și presiunea.

Î: Cum poate fi calculată constanta de viteză?

R: În cazuri speciale, este posibil să se rezolve ecuația diferențială și să se găsească k prin integrarea acesteia. De exemplu, într-o reacție de ordinul întâi, o reprezentare grafică a lui ln[A] în funcție de timpul t va da o linie dreaptă cu o pantă de -k.

Î: Ce reprezintă x și y în formula generală de reacție?

R: x și y depind de etapa care determină viteza. Dacă mecanismul de reacție este foarte simplu, în care A și B se lovesc unul de celălalt și apoi trec la produse printr-o singură stare de tranziție, atunci x=a și y=b.

Î: Există o altă modalitate de a calcula k dacă unul dintre reactivi are o concentrație mare?

R: Da, dacă un reactiv are o concentrație ridicată care poate fi considerată constantă, atunci devine ceea ce se numește o constantă de viteză de ordinul pseudoprimar (k'). Aceasta poate fi, de asemenea, utilizată pentru a calcula k'.

Î: Cum afectează temperatura constanta de viteză?

R: Constanta de viteză se modifică în funcție de temperatură, presiune și alte condiții.

Î: Ce tip de ecuație este ecuația ratei?

R: Ecuația ratei este o ecuație diferențială.