Kaikki kemialliset reaktiot on erityinen korko, joka määrittää, kuinka nopeasti reagenssit muuttua tuotteita.
kemiallisia reaktioita säätelee kaksi tekijää: kinetiikka ja termodynamiikka. Termodynaamiset tekijät huomioon, onko reaktio tapahtuu, ja jos se imee itseensä tai antaa pois energiaa prosessin aikana.
kinetiikka viittaa kemiallisen reaktion nopeuteen ja siihen, kuinka nopeasti järjestelmä saavuttaa tasapainon., Kinetiikka reaktio on kuvattu kinetic korko laki, joka määrittelee korko perustuu reaktion nopeusvakio, pitoisuus osia, ja jotta reaktio.
Tämä video esittelee reaktion kinetiikkaa käyttämällä korko laki, yhtälö, ja osoittaa, miten määritellä korko lain tietyn reaktion laboratoriossa.
yleinen reaktio, reaktio korko on yhtä suuri kuin korko vakio kertaa pitoisuuksia reagenssit, kukin nostanut reaktio järjestyksessä. Nopeusvakio, k, on vahvistettu reaktiolle tietyssä lämpötilassa.,
reaktiomäärät ovat riippumattomia stoikiometrisistä kertoimista. Sen sijaan ne ovat riippuvaisia reaktiomekanismista ja havainnollistavat, miten nopeus liittyy reaktanttien pitoisuuteen. Jos esimerkiksi reaktionopeus on muuttumaton, kun ”A”: n pitoisuus kaksinkertaistuu, reaktio ei riipu pitoisuudesta, ja järjestys on nolla.
Jos nopeus kaksinkertaistuu, kun pitoisuus lähtöaineen ”A” kaksinkertaistuu, niin reaktio on ensimmäisen kertaluvun mallin osalta ”A.” sama käyttäytyminen on totta, että lähtöaineen ”B”., Reaktion kokonaisjärjestys on kunkin reaktantin yksittäisten reaktioluokkien summa.
reaktion aikana reaktanttien pitoisuus muuttuu ajan myötä. Huomaa, että peruskorkoyhtälö ei sisällä aikaa muuttujana, ja se voi suhteuttaa nopeuden ja pitoisuuden vain tietyssä aikapisteessä. Nopeus kuitenkin muuttuu reaktion edetessä ja reaktanttien ehtyessä. Differentiaalikorkolain käyttäminen voi suhteuttaa keskittymän muutoksen aikaan.,
korko lain reaktio on määritettävä kokeellisesti, jossa kemiallinen reaktio on valvottava jatkuvasti lämpötila ja pitoisuus reagenssit tai tuotteita, mitataan tietyin väliajoin. Koska pitoisuuden mittaukset tehdään diskreetti aika pistettä, ero korko laki on vaikea korreloida kokeelliset tiedot.
differentiaalikorkolain integrointi johtaa yksinkertaisempaan yhtälöön, jota kutsutaan integroiduksi korkolaiksi. Integroitua nopeuslakia sovellettaessa reaktanttipitoisuuksia verrataan reaktion alussa ja tiettynä ajankohtana.,
integroidun nopeuslain yhtälö vaihtelee reaktion järjestyksen mukaan. Nämä yhtälöt voidaan ottaa lineaarinen muodossa y=mx+b. Näin ollen tontti pitoisuus ajan funktiona saadaan lineaarinen juoni nolla, jotta yhtälö, tontti luonnon loki-pitoisuus ajan funktiona saadaan lineaarinen juoni ensimmäisen kertaluvun yhtälö, ja niin edelleen. Sovittamalla kokeellista tietoa näihin yhtälöihin reaktion järjestys voidaan helposti määrittää. Nopeusvakio, k, voidaan sitten määrittää viivan kaltevuuden avulla. Lopuksi K: n yksiköt vaihtelevat reaktion järjestyksen mukaan., Nolla, jotta reaktio, yksiköt ovat moolia per litra sekunnissa, ensimmäisen kertaluvun reaktio, yksiköt ovat käänteinen sekuntia ja toisen kertaluvun reaktio yksiköt ovat litran moolia sekunnissa.
Nyt kun perusasiat liike-korko lakeja on selitetty, lets katsomaan, miten kokeellisesti määrittää korko lain vetyperoksidin hajoamisen vettä ja happea.
tässä kokeessa tutkitaan vetyperoksidin katalyyttistä hajoamista platinakatalyytin päälle.
Valmista ensin 5 vetyperoksidin laimennosta taulukon mukaisesti., Tässä tapauksessa pitoisuudet vaihtelevat 0.882 – 0.176 M, käyttäen 3% tai 0.882 M varastossa ratkaisu. Anna liuosten tasapainottua huoneenlämpöiseksi.
seuraavaksi valmistetaan reaktioastia koeputkella. Määritä ensin Tilavuus täyttämällä suuri koeputki päälle vedellä. Aseta sitten 1-reikäinen kumitulppa, kunnes se on tiukka ja vesi työntyy ulos reiästä yläosan läpi.
poista tulppa ja kaada vesi asteikkosylinteriin tarkan tilavuuden mittaamiseksi. Tämä on reaktioastian tilavuus.,
seuraavaksi kaadetaan 50 mL ensimmäistä vetyperoksidiliuosta koeputkeen ja asetetaan putki 25 °C: n vesihauteeseen. Kun tasapainotettu, lisää platinum päällystetty reaktio levy, ja sinetti järjestelmä, jossa on tulppa liitetty kaasun paine anturi.
koska yksi tuotteista on happikaasu, järjestelmän paineen nousua käytetään hapen lisääntymisen mittaamiseen. Aseta paineanturi hankkia tiedot 2 pistettä per s, sitten suorittaa kokeen 120 s. Kuplia pitäisi näkyä kuin peroksidi hajoaa happi-kaasun ja veden.,
kun reaktioaika on ohi, vapauta paine ja hävitä peroksidiliuos. Huuhtele putki, täytä putki seuraavalla vetyperoksidiliuoksella. Toista kaasun painemittaus kaikille liuoksille.
Piirrä kunkin liuoksen paine-ja aikatiedot. Kehittyneen hapen paine on suoraan verrannollinen ideaalikaasulain mukaisesti muodostuneisiin hapen mooleihin. Seuraava kemiallinen reaktio, moolia happea muodostivat voidaan laskea myyrät hajottaa vetyperoksidia., Ensinnäkin, oletetaan, että vetyperoksidin pitoisuus ei muuttunut merkittävästi lyhyessä kokeen kesto. Näin piirretään data edustaa vain alkuperäisen alueen kinetiikka kokeilla.
Määritä jokaisen tietojoukon kaltevuus lineaarisella regressiolla. Rinne on yhtä suuri kuin ensimmäinen reaktio korko yksikköä paine happea sekunnissa.
seuraavaksi juostaan alkureaktionopeuden luonnollinen loki vs alkuperäisen peroksidipitoisuuden luonnollinen loki. Rinne on yhtä suuri kuin reaktiojärjestys, m, ja se on suunnilleen yhtä suuri kuin yksi., Siksi reaktio on ensimmäinen järjestys.
jokaisen tutkimuksen nopeus on Paineyksikköinä Torrentteina sekunnissa. Määritettäessä nopeusvakio, ensin muuntaa nopeus yksiköiksi atmosfäärejä sekunnissa. Koska kuplat kehittyivät vesiliuoksessa, vähennä veden höyrynpaine järjestelmän paineesta jokaista koetta varten. Uusi nopeus heijastaa silloin vain hapen evoluutiosta johtuvaa painetta.
Levitä ideal gas law muuntaa korko tunnelmia sinänsä moolia per s kunkin oikeudenkäyntiä., Kaksi kertaa moolia happea tuotettu ovat yhtä moolia vetyperoksidi hajoaa, mukaan kemiallisen reaktion stoikiometria. Sitten, Käytä reaktiotilavuus muuntaa yksiköt nopeus molaarisuus sekunnissa.
Määrittää että korko vakiot kunkin oikeudenkäynnin jakamalla korko molaarisuus per s, jonka alkuperäinen pitoisuus. Tässä kokeessa keskimäärin vakio, k on noin 1.48 x 10-4 per s. Reaktio on ensimmäinen tilaus, tunnettu luonnollinen log – luonnollinen log juoni aiemmin osoittanut. Näin ollen korkolaki voidaan kirjoittaa esitetyllä tavalla.,
Nyt kun olet katsonut miten määritellä korko lain kemiallinen reaktio, katsotaanpa joitakin alueita, joissa tätä käsitettä sovelletaan.
kemiallisia reaktioita käytetään yhdisteiden ja materiaalien synteeseissä, joita käytetään monenlaisissa tieteellisissä sovelluksissa. On tärkeää ymmärtää reaktionopeus näissä synteesivaiheissa, jotta reaktion etenemistä voidaan hallita.
esimerkiksi kadmiumselenidinanokrystaalien ja nanorodien synteesi etenee useiden kemiallisten reaktioiden kautta., Jokainen reaktio on oma erillinen reaktionopeutta, ja siksi synteesi vaihe on tarkasti hallinnassa, joka perustuu tietoon, nopeus reaktion; jotkut hitaasti ja jotkut nopeasti.
reaktionopeuslakia voidaan käyttää myös kuvaamaan radioaktiivista hajoamista ja määrittämään radioaktiivisen aineen puoliintumisaika. Puoliintumisajalla tarkoitetaan aikaa, joka tarvitaan materiaalin pitoisuuden laskemiseen puoleen alkuperäisestä pitoisuudesta.,
Radioaktiivisuus noudattaa ensimmäisen kertaluvun kinetiikkaa, mikä tarkoittaa, että aika, joka tarvitaan radioaktiivisen materiaalin rappeutuminen turvallinen taso voi olla hyvin tunnettu, jotta asianmukainen kuljetus ja varastointi radioaktiivisten aineiden ja radioaktiivisten jätteiden.
radioaktiivisten aineiden tapaan myös lääkkeillä on puoliintumisaika ja ne hajoavat elimistössä. Esimerkiksi joillakin lääkkeillä on korkeat vakiot, mikä tarkoittaa, että ne hajoavat nopeasti, ja niitä on otettava usein. Tämän hajoamisnopeuden tuntemus mahdollistaa asianmukaisen annostus -, käyttö-ja toimitustavan määrittämisen.,
olet juuri katsonut, kun JoVE tutustui reaktionopeuksiin. Sinun pitäisi nyt ymmärtää eri tilauksia kemialliset reaktiot, miten ne liittyvät kemiallinen reaktio hinnat, ja miten määritellä korko lain tietyn kemiallisen reaktion laboratoriossa.
Kiitos katselusta!