Reakcijas ātruma konstante: definīcija un vienādojums

likmes konstante ir proporcionalitātes faktors likmju likumā ķīmiskā kinētika kas saista reaģentu molāro koncentrāciju ar reakcijas ātrumu. To sauc arī par reakcijas ātruma konstante vai reakcijas ātruma koeficients un ir norādīts vienādojumā ar burtu k.

Galvenās izņemtās preces: Novērtējiet nemainīgi

Vispārīgai ķīmiskai reakcijai:

aA + bB → cC + dD

ķīmiskās reakcijas ātrums var aprēķināt šādi:

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

Pārkārtojot nosacījumus, likmes konstante ir šāda:

ātruma konstante (k) = likme / ([A]^a[B]^a)

Šeit k ir ātruma konstante un [A] un [B] ir reaģentu A un B molārā koncentrācija.

Burti a un b apzīmē reakcijas secība attiecībā pret A un reakcijas secība attiecībā uz b. Viņu vērtības tiek noteiktas eksperimentāli. Kopā viņi dod reakcijas secību, n:

a + b = n

Piemēram, ja A koncentrācijas divkāršošana palielina reakcijas ātrumu vai četrkāršo A koncentrāciju, četrkāršo reakcijas ātrumu, tad attiecībā uz A reakcija ir pirmās kārtas. Likmes konstante ir:

k = likme / [A]

Ja divkāršojat A koncentrāciju un reakcijas ātrums palielinās četras reizes, reakcijas ātrums ir proporcionāls A koncentrācijas kvadrātam. Reakcija ir otrā secība attiecībā pret A.

k = likme / [A]²

Ātruma konstanti var izteikt arī, izmantojot Arrēnija vienādojums:

k = Ae^{-Ea / RT}

Šeit A ir daļiņu sadursmju biežuma konstante, Ea ir aktivizācijas enerģija reakcijas R, R ir universālā gāzes konstante, un T ir absolūtā temperatūra. No Arrhenius vienādojuma redzams, ka temperatūra ir galvenais faktors, kas ietekmē ķīmiskās reakcijas ātrumu. Ideālā gadījumā ātruma konstante atspoguļo visus mainīgos, kas ietekmē reakcijas ātrumu.

Ātruma konstantes vienības ir atkarīgas no reakcijas secības. Parasti reakcijai ar secību a + b ātruma konstantes vienības ir mol^1−(m+n)· L^(m+n)−1· S⁻¹

• Nulles pakāpes reakcijai ātruma konstantei ir molāras vienības sekundē (M / s) vai mols litrā sekundē (mol·L⁻¹· S⁻¹)
• Pirmās kārtas reakcijai ātruma konstantei ir vienības sekundē s^-1
• Otrās kārtas reakcijai ātruma konstantei ir litru vienības uz mol uz sekundi (L · mol⁻¹· S⁻¹) vai (M⁻¹· S⁻¹)
• Trešās kārtas reakcijai ātruma konstantei ir litru kvadrātu vienības uz mola kvadrātu sekundē (L²· Mol⁻²· S⁻¹) vai (M⁻²· S⁻¹)

Augstāka līmeņa reakcijām vai dinamiskām ķīmiskām reakcijām ķīmiķi izmanto dažādas molekulārās dinamikas simulācijas, izmantojot datoru programmatūru. Šīs metodes ietver dalīto seglu teoriju, Bennett Chandler procedūru un pagrieziena punktu.

Neskatoties uz tā nosaukumu, likmes konstante faktiski nav konstante. Tā ir taisnība tikai nemainīgā temperatūrā. To ietekmē katalizatora pievienošana vai maiņa, spiediena maiņa vai pat ķīmisku maisīšana. To nepiemēro, ja kaut kas mainās reakcijā papildus reaģentu koncentrācijai. Arī tas nedarbojas ļoti labi, ja reakcija satur lielas molekulas augstā koncentrācijā, jo Arrhenius vienādojumā tiek pieņemts, ka reaģenti ir ideālas sfēras, kas veic ideālas sadursmes.

• Connors, Kenneth (1990). Ķīmiskā kinētika: Šķīduma reakcijas ātrumu pētījums. Džons Vilijs un dēli. ISBN 978-0-471-72020-1.
• Daru, János; Stirlings, András (2014). "Sadalītā seglu teorija: jauna ideja likmes konstantam aprēķinam". Dž. Chem. Teorijas skaitļošana. 10 (3): 1121–1127. doi:10.1021 / ct400970y
• Īzaks, Neils S. (1995). "2.8.3. Sadaļa". Fizikāli organiskā ķīmija (2. izd.). Harlow: Addison Wesley Longman. ISBN 9780582218635.
• IUPAC (1997) Ķīmiskās terminoloģijas apkopojums, 2. ed. ("Zelta grāmata").
• Laidlers, K. J., Meisers, J.H. (1982). Fizikālā ķīmija. Bendžamins / Cummings. ISBN 0-8053-5682-7.