Erreakzio-abiaduraren ekuazioen eta erreakzio-ordenaren adibide-galderak eta eztabaida
Erreakzio-abiadurak eta erreakzio-ordenak ulertzea eta aztertzea zinetika kimikoaren azterketaren zati garrantzitsua da. Artikulu honetan, oinarrizko kontzeptuak aztertuko ditugu, adibide-arazoak aurkeztuko ditugu eta erreakzio-abiaduraren ekuazioen eta erreakzio-ordenen eztabaida bat aurkeztuko dugu.
Erreakzio-abiadura eta erreakzio-ordenaren sarrera
Erreakzio-tasa
Erreakzio-abiadura erreaktibo edo produktu baten kontzentrazioaren aldaketa-abiadura da denbora-unitateko. Abiadura-ekuazioetan, honako forma orokor hau ikusten dugu maiz:
\[ \text{tasa} = k \cdot [A]^m \cdot [B]^n \]
Non:
– \(\text{tasa}\) erreakzio-abiadura da.
– \(k\) erreakzio-abiaduraren konstantea da.
– \([A]\) eta \([B]\) A eta B erreaktiboen kontzentrazioak dira.
– \(m\) eta \(n\) A eta B-rekiko erreakzio-ordenak dira.
Erreakzio-ordena
Erreakzio-ordenak erreaktibo baten kontzentrazioak erreakzio-abiaduran zenbaterainoko eragina duen deskribatzen du. Erreakzio-ordena osoa erreaktibo bakoitzaren ordenen batura da.
Erreakzio-abiaduraren eta erreakzio-ordenaren adibideak eta eztabaida
1. galderaren adibidea
Galdera:
A substantziaren eta B substantziaren arteko erreakzioa ekuazio kimiko honen bidez ematen da:
\[ A + 2B \rightarrow C \]
Jakina da erreakzio honen erreakzio-abiadura hau dela:
\[ \text{tasa} = k \cdot [A]^2 \cdot [B] \]
1. Zehaztu erreakzio-ordena A eta B-rekiko.
2. Zehaztu erreakzioaren ordena osoa.
Eztabaida:
1. Abiadura-ekuaziotik (\text{rate} = k \cdot [A]^2 \cdot [B] \), hau ikus dezakegu:
– A-rekiko erreakzioaren ordena 2 da (\([A]\)-ren berretzailea 2 delako).
– Erreakzioaren ordena B-rekiko 1 da (\([B]\)-ren berretzailea 1 delako).
2. Erreakzioaren ordena osoa erreaktibo bakoitzaren ordenen batura da:
– Eskaera osoa = A eskaera + B eskaera = 2 + 1 = 3.
2. galderaren adibidea
Galdera:
Esperimentu batetik, erreakzio-abiaduraren datu hauek lortu ziren:
| [A] (mol/L) | [B] (mol/L) | Erreakzio-abiadura (mol/L s) |
|———-|———-|—————————–|
| 0.1 | 0.1 | 0.01 |
| 0.1 | 0.2 | 0.02 |
| 0.2 | 0.2 | 0.08 |
1. Zehaztu A eta B erreaktiboen erreakzio-ordena.
2. Kalkulatu erreakzio-abiaduraren konstantea (k).
Eztabaida:
1. Erreakzio baten ordena zehazteko, erreakzio-abiadura nola aldatzen den erreaktiboen kontzentrazioa aldatzen denean aztertu behar dugu:
– Zehaztu erreakzio-ordena A-rekiko:
Konparatu 2. eta 3. esperimentuak:
– \([A]\) 0.1 M-tik 0.2 M-ra handitzen da (bikoiztu egiten da), \([B]\) 0.2 M-tan mantentzen den bitartean.
– Erreakzio-abiadura 0.02 mol/L s-tik 0.08 mol/L s-ra handitzen da (laukoiztuz).
A-rekiko erreakzio-ordena ekuazio honen bidez zehaztu daiteke:
\[ \left(\frac{0.2}{0.1}\right)^m = \frac{0.08}{0.02} \]
\[ 2^m = 4 \]
m = 2
– Zehaztu erreakzio-ordena B-rekiko:
Konparatu 1. eta 2. esperimentuak:
– \([B]\) 0.1 M-tik 0.2 M-ra handitzen da (bikoiztu egiten da), \([A]\) 0.1 M-tan mantentzen den bitartean.
– Erreakzio-abiadura 0.01 mol/L s-tik 0.02 mol/L s-ra igotzen da (bikoiztu egiten da).
B-rekiko erreakzio-ordena ekuazio honen bidez zehaztu daiteke:
\[ \left(\frac{0.2}{0.1}\right)^n = \frac{0.02}{0.01} \]
\[ 2^n = 2 \]
\[n = 1\]
2. Zehaztu erreakzio-abiaduraren konstantea (k):
Erabili esperimentu bateko datuak (adibidez, 1. esperimentua):
\[ \text{tasa} = k \cdot [A]^2 \cdot [B] \]
0.01 = k (0.1)^2 0.1
\[ 0.01 = k ∫ 0.001 \]
k = \frac{0.01}{0.001} = 10, \text{L}^2/(\text{mol}^2 \cdot \text{s}) \]
3. galderaren adibidea
Galdera:
Erreakzio batek honako abiadura-ekuazioa jarraitzen du:
\[ \text{tasa} = k \cdot [A]^{1/2} \cdot [B]^2 \]
A eta B-ren hasierako kontzentrazioak 0.36 M eta 0.2 M badira, hurrenez hurren, zein da erreakzio-abiadura puntu honetan baldin eta (k = 5, L5/2 / (mol5/2) bada?)
Eztabaida:
Erabili emandako abiadura-ekuazioa:
\[ \text{tasa} = k \cdot [A]^{1/2} \cdot [B]^2 \]
Sartu emandako balioak:
\[ \text{tasa} = 5 \cdot (0.36)^{1/2} \cdot (0.2)^2 \]
Kalkulatu kontzentrazio-balioa:
\[ (0.36)^{1/2} = 0.6 \]
\[ (0.2)^2 = 0.04 \]
Orain, sartu balio horiek ekuazioan:
\[ \text{tasa} = 5 \cdot 0.6 \cdot 0.04 \]
\[ \text{tasa} = 5 \cdot 0.024 \]
\[ \text{tasa} = 0.12 \, \text{mol/L\ s} \]
Kontzentrazio honetan erreakzio-abiadura 0.12 mol/L s-koa da.
Ondorioa
Erreakzio-abiaduraren ekuazioa eta erreakzio-ordena oinarrizko kontzeptuak dira zinetika kimikoan. Erreaktiboen kontzentrazioek erreakzio-abiadurei nola eragiten dieten ulertuz, erreakzio baten abiadura kalkulatu eta abiadura-konstantea zehaztu dezakegu. Artikulu honek arazoen adibideak eta irtenbideak eskaintzen ditu kontzeptu hauek ulertzen laguntzeko. Gai hauek ondo ulertzea ezinbestekoa da kimika laborategian eta prozesu industrialean aplikazio praktikoetarako.
Maiz praktikatuz eta arretaz aztertuz, hobeto ulertuko dugu nola zehaztu erreakzio-ordenak eta nola erabili abiadura-ekuazioak hainbat egoeratan. Ikaskuntza zoriontsua izan!
