Stalna stopnja reakcije: definicija in enačba

The konstantna hitrost je faktor sorazmernosti v zakonu o obrestnih mer kemijska kinetika ki se nanaša na molsko koncentracijo reaktantov na hitrost reakcije. Znan je tudi kot konstantna hitrost reakcije ali koeficient hitrosti reakcije in je v enačbi označen s črko k.

Ključni odvzemi: Oceni konstantno

Za splošno kemijsko reakcijo:

aA + bB → cC + dD

the hitrost kemijske reakcije se lahko izračuna kot:

Stopnja = k [A]^a[B]^b

Koncentracija stopenj je razporejena tako:

konstantna hitrost (k) = Hitrost / ([A]^a[B]^a)

Tu je k konstantna hitrost in [A] in [B] molarni koncentraciji reaktantov A in B.

Črki a in b predstavljata črko vrstni red reakcije glede na A in vrstni red reakcije glede na b. Njihove vrednosti so določene eksperimentalno. Skupaj dajo vrstni red reakcije, n:

a + b = n

Na primer, če podvojimo koncentracijo A, podvojimo hitrost reakcije ali povečamo koncentracijo A v štirikratnik hitrosti reakcije, potem je reakcija najprej v redu glede na A. Konstanta stopnje je:

k = Stopnja / [A]

Če podvojite koncentracijo A in se hitrost reakcije poveča štirikrat, je hitrost reakcije sorazmerna s kvadratom koncentracije A. Reakcija je drugega reda glede na A.

k = Stopnja / [A]²

Konstanta hitrosti se lahko izrazi tudi s pomočjo Arrenijeva enačba:

k = Ae^{-Ea / RT}

Tu je A konstanta za pogostost trkov delcev, Ea je aktivacijska energija reakcije je R univerzalna plinska konstanta in T je absolutna temperatura. Iz Arrenijeve enačbe je razvidno, da temperatura je glavno dejavnik, ki vpliva na hitrost kemične reakcije. V idealnem primeru konstanta hitrosti predstavlja vse spremenljivke, ki vplivajo na hitrost reakcije.

Enote konstante hitrosti so odvisne od vrstnega reda reakcije. Na splošno so za reakcijo s vrstnim redom a + b enote konstante hitrosti mol^1−(m+n)· L^(m+n)−1· S⁻¹

• Za reakcijo ničelnega reda ima konstanta hitrosti enote molar na sekundo (M / s) ali mol na liter na sekundo (mol·L⁻¹· S⁻¹)
• Za reakcijo prvega reda ima konstanta hitrosti enote na sekundo s^-1
• Za reakcijo drugega reda ima konstanta hitrosti enote litra na mol na sekundo (L · mol)⁻¹· S⁻¹) ali (M⁻¹· S⁻¹)
• Za reakcijo tretjega reda ima konstanta hitrosti enote litra na kvadrat kvadratov na sekundo (L²· Mol⁻²· S⁻¹) ali (M⁻²· S⁻¹)

Za reakcije višjega reda ali za dinamične kemijske reakcije kemiki uporabljajo različne simulacije molekularne dinamike z uporabo računalniške programske opreme. Te metode vključujejo teorijo o razdeljenem sedlu, postopek Bennetta Chandlerja in Milestoning.

Kljub svojemu imenu stalnica hitrosti dejansko ni stalnica. To je drži samo pri konstantni temperaturi. Na to vplivajo dodajanje ali spreminjanje katalizatorja, sprememba tlaka ali celo mešanje kemikalij. Ne velja, če se poleg koncentracije reaktantov v reakciji kaj spremeni. Prav tako ne deluje zelo dobro, če reakcija vsebuje velike molekule v visoki koncentraciji, ker Arreniusova enačba predvideva, da so reaktanti popolne sfere, ki izvajajo idealne trke.

• Connors, Kenneth (1990). Kemijska kinetika: preučevanje reakcijskih stopenj v raztopini. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-72020-1.
• Daru, János; Stirling, András (2014). "Teorija deljenega sedla: Nova ideja za konstantni izračun stopnje". J. Chem. Teorija računalništva. 10 (3): 1121–1127. doi:10.1021 / ct400970y
• Isaacs, Neil S. (1995). "Oddelek 2.8.3". Fizikalna organska kemija (2. izd.). Harlow: Addison Wesley Longman. ISBN 9780582218635.
• IUPAC (1997) Zbirka kemijske terminologije, 2. izd. ("Zlata knjiga").
• Laidler, K. J., Meiser, J.H. (1982). Fizikalna kemija. Benjamin / Cummings. ISBN 0-8053-5682-7.