Reaktiounsvitesse

D’Reaktiounsvitesse seet, wéi séier eng chemesch Zesummesetzung ännert. D’ausgeglach Gläichung liwwert stöchiometresch Verhältnisser; d’Geschwindegkeetsgesetz beschreift separat, wéi d’Vitesse vu Konzentratioun, Temperatur a Mechanismus ofhänkt.

ReaktantProduktZäitKonzentratioun
Reaktiounsvitesse ass eng Steigung. Déi momentan Steigung vun enger Konzentratioun-Zäit-Kéier gëtt d’Vitesse zu deem Zäitpunkt.

Eng Reaktiounsvitesse definéieren

Fir aA → pP gëtt d’Vitesse esou definéiert, datt déiselwecht Reaktioun deeselwechte Wäert huet, egal wéi eng Spezies observéiert gëtt:

Vitesse = −(1/a) d[A]/dt = (1/p) d[P]/dt

D’Minuszeeche kompenséiert d’Ofnam vum Reaktant. Eng duerchschnëttlech Vitesse bezitt sech op en Zäitintervall; déi momentan Vitesse ass d’Tangenteschréiegt zu engem bestëmmten Zäitpunkt. Typesch Eenheet: mol L⁻¹ s⁻¹.

D’stöchiometresch Koeffiziente verbannen d’Verbrauchs- an d’Bildungsvitesse, mee si soen net automatesch, wéi d’Vitesse vun de Konzentratiounen ofhänkt.

012KonzentratiounVitesse
D’Reaktiounsuerdnung gëtt experimentell bestëmmt. Eng Verdueblung vun der Konzentratioun kann d’Vitesse onverännert loossen, verduebelen oder vervéierfachen.

D’Geschwindegkeetsgesetz kënnt aus Experimenter

Vitesse = k[A]m[B]n

m an n sinn deelweis Reaktiounsuerdnungen; m+n ass d’Gesamtuerdnung. Si ginn duerch kontrolléiert Variatioun vun de Startkonzentratiounen ermëttelt.

Eng Verdueblung vun [A] kann, jee no Uerdnung, näischt änneren, d’Vitesse verduebelen oder vervéierfachen. Nëmmen bei enger elementarer Etapp kann d’Molekularitéit direkt mat den Exponenten zesummefalen.

Integréiert Gesetzer maachen aus Konzentratioun eng Auer

Uerdnung an ALinear integréiert FormHallefzäit
0[A]=[A]₀−kthänkt vun [A]₀ of
1ln[A]=ln[A]₀−ktt½=ln2/k
21/[A]=1/[A]₀+ktëmgekéiert proportional zu [A]₀

Wann [A], ln[A] oder 1/[A] géint d’Zäit eng riicht Linn ergëtt, kann dat d’Reaktiounsuerdnung stäipen. Eng konstant Hallefzäit ass speziell fir eng Reaktioun vun éischter Uerdnung.

Temperatur, Kollisiounen a Mechanismen

Eng méi héich Temperatur mécht k normalerweis méi grouss, well méi molekular Konfiguratiounen d’energetesch Barrière iwwerwannen. Mee genuch Energie ass net alles: d’Orientatioun an d’Reiefolleg vun der Bindungsëmuerdnung si wichteg.

Eng Gesamtreaktioun kann aus ville elementare Schrëtt bestoen. Tëscheprodukter a Katalysatore kënnen dobäi optrieden. Dat experimentellt Geschwindegkeetsgesetz ass dofir eng Fuerderung un e proposéierte Mechanismus, net eppes wat aus der Gesamtgläichung ofgelies gëtt.

D’Method vun den Ufanksvitessen

Et vergläicht Experimenter bei derselwechter Temperatur, bei deenen eng Ufankskonzentratioun geziilt geännert gëtt. Wann eng Verdueblung vun [A] d’Vitesse véiermol méi grouss mécht, gëllt 2m=4 an domat m=2.

D’Messung soll fréi gemaach ginn, ier d’Konzentratiounen sech staark verännert hunn. Absorbanz, Gasdrock, Leetfäegkeet oder Masseverloscht kënnen de Reaktiounsfortschrëtt messbar maachen.

Beispill mat Ufanksdaten

[A] geet vun 0,10 M op 0,20 M, d’Vitesse vun 2,0×10⁻³ op 8,0×10⁻³ mol L⁻¹ s⁻¹. Konzentratioun ×2, Vitesse ×4: zweet Uerdnung an A. Dat kënnt aus den Date, net aus engem stöchiometresche Koeffizient.

E Mechanismus aus kineteschen Date schléissen

D’Gesetz grenzt méiglech Mechanismen an

Eng observéiert Form k[A]²[B] muss vun all plausibele Mechanismus reproduzéiert ginn. Virgläichgewiichter oder quasi-stationär Tëscheprodukter kënnen eng explizit Ofleedung erfuerderen.

Vitesse a Gläichgewiicht si verschidde Froen

E Katalysator beschleunegt déi direkt an déi ëmgedréint Reaktioun a bréngt de System méi séier an datselwecht Gläichgewiicht. Eng grouss thermodynamesch Driffkraaft garantéiert keng grouss Vitesse.

k gehéiert ëmmer zu Bedéngungen

D’Geschwindegkeetskonstant hänkt vun der Temperatur an dacks vum Medium of. Wäerter ouni Konditiounen ze vergläichen ass net sënnvoll.

Übungen

Reaktiounsuerdnung

Wann [A] verduebelt gëtt an d’Vitesse sech vervéierfacht: wéi eng Uerdnung huet A?

Léisung

Zweet Uerdnung. Aus 2m=4 kritt een m=2.

Hallefzäit

Berechent t½ fir eng Reaktioun vun éischter Uerdnung mat k=0,20 s⁻¹.

Léisung

t½=0,693/0,20=3,47 s.

Mechanismus

Firwat däerfen d’Koeffiziente vun der Gesamtgläichung net einfach als Exponente vum Geschwindegkeetsgesetz geholl ginn?

Léisung

Well d’Gesetz de Mechanismus reflektéiert. Nëmmen eng elementar Etapp huet eng direkt Bezéiung tëscht Molekularitéit an Exponenten.