korkovakio on suhteellisuuskerroin kemiallinen kinetiikka joka suhteuttaa reagenssien moolipitoisuuden reaktionopeuteen. Se tunnetaan myös nimellä reaktionopeuden vakio tai reaktionopeuskerroin ja on merkitty yhtälössä kirjaimella K.
Avainasemassa olevat tavat: Arvioi vakio
- Nopeusvakio, k, on suhteellisuusvakio, joka ilmaisee suhteen reagenssien moolipitoisuuden ja kemiallisen reaktion nopeuden välillä.
- Nopeusvakio voidaan löytää kokeellisesti käyttämällä reagenssien moolipitoisuuksia ja reaktiojärjestystä. Vaihtoehtoisesti se voidaan laskea käyttämällä Arrhenius-yhtälöä.
- Nopeusvakion yksiköt riippuvat reaktion järjestyksestä.
- Nopeusvakio ei ole tosi vakio, koska sen arvo riippuu lämpötilasta ja muista tekijöistä.
Arvioi vakioyhtälö
Yleistä kemiallista reaktiota varten:
aA + bB → cC + dD
kemiallisen reaktion nopeus voidaan laskea seuraavasti:
Arvosana = k [A][B]b
Ehdot uudelleen järjestämällä korkovakio on:
nopeusvakio (k) = nopeus / ([A][B])
Tässä k on nopeusvakio ja [A] ja [B] ovat reagenssien A ja B moolipitoisuudet.
Kirjaimet a ja b edustavat reaktion järjestys suhteessa A: han ja reaktion järjestys suhteessa b: ään. Niiden arvot määritetään kokeellisesti. Yhdessä ne antavat reaktiojärjestyksen, n:
a + b = n
Esimerkiksi, jos A-pitoisuuden kaksinkertaistaminen kaksinkertaistaa reaktionopeuden tai nelinkertaistaa A-pitoisuuden nelinkertaistaa reaktionopeuden, niin reaktio on A: n suhteen ensijärjestys. Nopeusvakio on:
k = Nopeus / [A]
Jos kaksinkertaistetaan A-konsentraatio ja reaktionopeus kasvaa neljä kertaa, reaktionopeus on verrannollinen A-konsentraation neliöön. Reaktio on toisen asteen suhteen A: n suhteen.
k = Nopeus / [A]2
Arvioi vakio Arrhenius-yhtälöstä
Nopeusvakio voidaan ilmaista myös käyttämällä Arrhenius-yhtälö:
k = Ae-Ea / RT
Tässä A on vakio hiukkasten törmäysten taajuudelle, Ea on aktivointienergia reaktiosta R on yleinen kaasuvakio ja T on absoluuttinen lämpötila. Arrhenius-yhtälöstä käy ilmi, että lämpötila on tärkein tekijä, joka vaikuttaa kemiallisen reaktion nopeuteen. Ihannetapauksessa nopeusvakio vastaa kaikkia muuttujia, jotka vaikuttavat reaktionopeuteen.
Arvioi vakioyksiköt
Nopeusvakion yksiköt riippuvat reaktion järjestyksestä. Yleensä reaktiolle, jonka järjestys on a + b, nopeusvakion yksiköt ovat mol1−(m+n)· L(m+n)−1· s−1
- Nollajärjestyksen reaktiota varten nopeusvakiossa on yksiköitä molaarisia sekunnissa (M / s) tai moolia litrassa sekunnissa (mol·L)−1· s−1)
- Ensimmäisen kertaluvun reaktiota varten nopeusvakiossa on yksikkö sekunnissa sekunnissa-1
- Toisen kertaluvun reaktiota varten nopeusvakiossa on yksikköä litraa moolia kohti sekunnissa (L · mol−1· s−1) tai (M−1· s−1)
- Kolmannen kertaluvun reaktiota varten nopeusvakiossa on litrayksikköä yksikköä moolia neliöitä sekunnissa kohti (L2· mol−2· s−1) tai (M−2· s−1)
Muut laskelmat ja simulaatiot
Korkeamman asteen reaktioita tai dynaamisia kemiallisia reaktioita varten kemikot soveltavat erilaisia molekyylidynamiikan simulaatioita tietokoneohjelmistojen avulla. Nämä menetelmät sisältävät jaetun satulateorian, Bennett Chandler -proseduurin ja välitavoitteen.
Ei totta vakio
Nimestään huolimatta nopeusvakio ei oikeastaan ole vakio. Se pätee vain vakiolämpötilassa. Siihen vaikuttaa katalyytin lisääminen tai vaihtaminen, paineen muuttaminen tai jopa kemikaalien sekoittaminen. Sitä ei sovelleta, jos reaktiossa muuttuu jotain reagenssien pitoisuuden lisäksi. Se ei myöskään toimi kovin hyvin, jos reaktio sisältää suuria molekyylejä korkeassa konsentraatiossa, koska Arrhenius-yhtälössä oletetaan, että reagenssit ovat täydellisiä palloja, jotka suorittavat ihanteelliset törmäykset.
Lähteet
- Connors, Kenneth (1990). Kemiallinen kinetiikka: Liuoksen reaktioasteen tutkimus. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-72020-1.
- Daru, János; Stirling, András (2014). "Jaettu satulateoria: uusi idea nopeuden vakiolaskennalle". J. Chem. Teorian laskenta. 10 (3): 1121–1127. doi:10,1021 / ct400970y
- Isaacs, Neil S. (1995). "Kohta 2.8.3". Fysikaalinen orgaaninen kemia (2. painos). Harlow: Addison Wesley Longman. ISBN 9780582218635.
- IUPAC (1997) Kemiallisen terminologian kokoelma, 2. painos ("Kultakirja").
- Laidler, K. J., Meiser, J.H. (1982). Fysikaalinen kemia. Benjamin / Cummings. ISBN 0-8053-5682-7.