Постоянна скорост на реакция: Определение и уравнение

Най- константа на скоростта е коефициент на пропорционалност в закона за ставките на химическа кинетика което свързва моларната концентрация на реагентите и скоростта на реакцията. Известен е и като постоянна скорост на реакцията или коефициент на реакция и се обозначава в уравнение с буквата к.

Ключови заведения: Оцени постоянното

За обща химическа реакция:

aA + bB → cC + dD

на скорост на химическата реакция може да се изчисли като:

Скорост = k [A]^а[B]^б

Пренареждайки условията, константата на скоростта е:

константа на скоростта (k) = скорост / ([A]^а[B]^а)

Тук k е константата на скоростта и [A] и [B] са молните концентрации на реагентите A и B.

Буквите a и b представляват знака ред на реакцията по отношение на A и реда на реакцията по отношение на b. Стойностите им се определят експериментално. Заедно те дават реда на реакцията, n:

a + b = n

Например, ако удвояването на концентрацията на А удвои скоростта на реакцията или удвои концентрацията на А, удвои скоростта на реакцията, тогава реакцията на първо място е по отношение на А. Константата на скоростта е:

k = Скорост / [A]

Ако удвоите концентрацията на А и скоростта на реакцията се увеличава четири пъти, скоростта на реакцията е пропорционална на квадрата на концентрацията на А. Реакцията е втори ред по отношение на А.

k = Скорост / [A]²

Константата на скоростта може също да бъде изразена с помощта на Уравнение на Арений:

k = Ae^{-Ea / RT}

Тук A е константа за честотата на сблъсъците с частици, Ea е енергия за активиране на реакцията, R е универсалната газова константа и Т е абсолютна температура. От уравнението на Аррений е видно, че температура е основният фактор, който влияе на скоростта на химична реакция. В идеалния случай постоянната скорост отчита всички променливи, влияещи на скоростта на реакция.

Единиците на константата на скоростта зависят от реда на реакцията. Като цяло, за реакция със ред a + b, единиците на константата на скоростта са mol^1−(m+н)· L^(m+н)−1·с⁻¹

• За реакция от нулев ред, константата на скоростта има единици моларни в секунда (M / s) или mol на литър в секунда (mol·L⁻¹·с⁻¹)
• За реакция от първи ред, константата на скоростта има единици на секунда от s^-1
• За реакция от втори ред, константата на скоростта има единици литър на мол в секунда (L · mol⁻¹·с⁻¹) или (М⁻¹·с⁻¹)
• За реакция от трети ред, константата на скоростта има единици литър квадрат на молни квадратчета в секунда (L²· мол⁻²·с⁻¹) или (М⁻²·с⁻¹)

За реакции от по-висок ред или за динамични химични реакции химиците прилагат различни симулации на молекулярна динамика, използвайки компютърен софтуер. Тези методи включват Теория на разделеното седло, процедурата на Бенет Чандлър и Милестънинг.

Въпреки името си, константата на скоростта всъщност не е константа. То важи само при постоянна температура. Това се влияе от добавяне или промяна на катализатор, промяна на налягането или дори чрез разбъркване на химикалите. Не се прилага, ако нещо се промени в реакцията, освен концентрацията на реагентите. Освен това не работи много добре, ако реакцията съдържа големи молекули с висока концентрация, тъй като уравнението на Аррениус приема, че реагентите са перфектни сфери, които изпълняват идеални сблъсъци.

• Конърс, Кенет (1990). Химическа кинетика: Изследване на скоростта на реакцията в разтвора. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-72020-1.
• Дару, Янос; Стърлинг, Андраш (2014). „Теория за разделено седло: нова идея за постоянно изчисляване на скоростта“. J. Chem. Теоретични изчисления. 10 (3): 1121–1127. DOI:10,1021 / ct400970y
• Исаак, Нийл С. (1995). „Раздел 2.8.3“. Физична органична химия (2-ро изд.). Харлоу: Адисън Уесли Лонгман. ISBN 9780582218635.
• IUPAC (1997) Комплекс от химическа терминология, 2-ро изд. („Златната книга“).
• Laidler, K. J., Meiser, J.H. (1982). Физическа химия. Бенджамин / Къмингс. ISBN 0-8053-5682-7.