التعليقات

ما هو معدل ثابت في الكيمياء؟

ما هو معدل ثابت في الكيمياء؟

ال معدل ثابت هو عامل التناسب في قانون معدل الحركية الكيميائية التي تربط التركيز المولي للمواد المتفاعلة بمعدل التفاعل. ومن المعروف ايضا باسم معدل التفاعل ثابت أو معامل معدل التفاعل ويشار إليه في المعادلة بالحرف ك.

الوجبات السريعة الرئيسية: معدل ثابت

  • ثابت المعدل ، k ، هو ثابت التناسب الذي يشير إلى العلاقة بين التركيز المولي للمواد المتفاعلة ومعدل التفاعل الكيميائي.
  • يمكن العثور على معدل ثابت تجريبيًا ، باستخدام التركيزات المولية للمواد المتفاعلة وترتيب التفاعل. بدلاً من ذلك ، يمكن حسابها باستخدام معادلة Arrhenius.
  • وحدات معدل ثابت تعتمد على ترتيب رد الفعل.
  • ثابت المعدل ليس ثابتًا حقيقيًا ، حيث أن قيمته تعتمد على درجة الحرارة وعوامل أخرى.

معدل ثابت المعادلة

لتفاعل كيميائي عام:

aA + bB → cC + dD

يمكن حساب معدل التفاعل الكيميائي على النحو التالي:

معدل = كاابب

لإعادة ترتيب الشروط ، يكون ثابت المعدل:

معدل ثابت (ك) = معدل / (أابا)

هنا ، k هي معدل ثابت و A و B هي التركيزات المولية للمواد المتفاعلة A و B.

يمثل الحرفان a و b ترتيب رد الفعل بالنسبة لـ A وترتيب رد الفعل بالنسبة لـ b. يتم تحديد قيمهم تجريبيا. معا ، فإنها تعطي ترتيب رد الفعل ، ن:

أ + ب = ن

على سبيل المثال ، إذا كان مضاعفة تركيز A يضاعف معدل التفاعل أو يضاعف تركيز A أربعة أضعاف معدل التفاعل ، يكون رد الفعل في المرتبة الأولى فيما يتعلق بـ A. ثابت المعدل هو:

ك = معدل / أ

إذا قمت بمضاعفة تركيز A وزاد معدل التفاعل أربع مرات ، فإن معدل التفاعل يتناسب مع مربع تركيز A. التفاعل هو الترتيب الثاني فيما يتعلق A.

ك = معدل / أ2

معدل ثابت من معادلة أرهينيوس

يمكن أيضًا التعبير عن ثابت المعدل باستخدام معادلة أرينيوس:

ك = Ae-Ea / RT

هنا ، A ثابت لتكرار تصادم الجسيمات ، Ea هي طاقة تنشيط التفاعل ، R هو ثابت الغاز العالمي ، و T هي درجة الحرارة المطلقة. من معادلة أرنيوس ، من الواضح أن درجة الحرارة هي العامل الرئيسي الذي يؤثر على معدل التفاعل الكيميائي. من الناحية المثالية ، فإن معدل ثابت حسابات لجميع المتغيرات التي تؤثر على معدل رد الفعل.

معدل الوحدات الثابتة

وحدات معدل ثابت تعتمد على ترتيب رد الفعل. بشكل عام ، للتفاعل مع الترتيب a + b ، تكون وحدات ثابت المعدل هي mol1−(م+ن)· L(م+ن)−1· الصورة−1

  • بالنسبة لرد فعل الصفر ، يحتوي ثابت المعدل على وحدات مولار في الثانية (M / s) أو مول لكل لتر في الثانية (mol·L−1· الصورة−1)
  • بالنسبة إلى رد فعل من الدرجة الأولى ، يحتوي ثابت المعدل على وحدات في الثانية من الثانية-1
  • لرد فعل من الدرجة الثانية ، يحتوي ثابت المعدل على وحدات لتر لكل مول في الثانية (L · mol−1· الصورة−1) أو (م−1· الصورة−1)
  • بالنسبة لرد فعل من الدرجة الثالثة ، يحتوي ثابت المعدل على وحدات لتر مربعة لكل مربعات مول في الثانية (L2· مول−2· الصورة−1) أو (م−2· الصورة−1)

الحسابات والمحاكاة الأخرى

بالنسبة للتفاعلات ذات الترتيب العالي أو للتفاعلات الكيميائية الديناميكية ، يطبق الكيميائيون مجموعة متنوعة من محاكاة الديناميات الجزيئية باستخدام برامج الكمبيوتر. تتضمن هذه الأساليب نظرية السرج المقسّم ، وإجراء Bennett Chandler ، و Milestoning.

ليس صحيحا ثابتا

على الرغم من اسمه ، معدل ثابت ليست في الواقع ثابت. هذا ينطبق فقط في درجة حرارة ثابتة. يتأثر بإضافة أو تغيير محفز ، وتغيير الضغط ، أو حتى عن طريق تحريك المواد الكيميائية. لا ينطبق إذا تغير أي شيء في التفاعل إلى جانب تركيز المواد المتفاعلة. أيضًا ، لا يعمل بشكل جيد للغاية إذا كان التفاعل يحتوي على جزيئات كبيرة بتركيز عالٍ لأن معادلة أرينيوس تفترض أن التفاعلات عبارة عن كرات مثالية تؤدي تصادمات مثالية.

مصادر

  • كونورز ، كينيث (1990).الحركية الكيميائية: دراسة معدلات التفاعل في المحلول. جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-471-72020-1.
  • دارو ، يانوس ؛ ستيرلنغ ، أندراس (2014). "نظرية السرج المقسمة: فكرة جديدة لحساب معدل ثابت". جي كيم نظرية الحوسبة. 10 (3): 1121-1127. دوى: 10.1021 / ct400970y
  • Isaacs، Neil S. (1995). "القسم 2.8.3".الكيمياء العضوية الفيزيائية (2nd إد.). هارلو: أديسون ويسلي لونجمان. ISBN 9780582218635.
  • IUPAC (1997)خلاصة المصطلحات الكيميائية، 2nd إد. ("الكتاب الذهبي").
  • Laidler، K. J.، Meiser، J.H. (1982).الكيمياء الفيزيائية. بنيامين / كامينغز. ISBN 0-8053-5682-7.


شاهد الفيديو: إیجاد وحدات ثابت سرعة التفاعل k (سبتمبر 2021).