Eisimpleir de Cheistean a’ Deasbad Ìre Ath-bhualadh
’S e bun-bheachd bunaiteach ann an ceimigeachd a th’ ann an ìre ath-bhualaidh a tha a’ cluich pàirt chudromach ann an diofar phròiseasan, an dà chuid gnìomhachais agus làitheil. San artaigil seo, mìnichidh sinn bun-bheachd ìre ath-bhualaidh gu mionaideach, a’ toirt seachad eisimpleirean agus deasbadan mionaideach gus dèanamh cinnteach gu bheil tuigse mhath aig luchd-leughaidh air.
A’ Tuigsinn Ìre Ath-bhualadh
Tha an ìre freagairt air a mhìneachadh mar an t-atharrachadh ann an dùmhlachd reactant no toraidh gach aonad ùine. Ann an co-aontar sìmplidh, faodar an ìre freagairt a sgrìobhadh mar:
\[ \text{Ìre Ath-bhualadh} = \frac{\Delta \text{[Dùmhlachd]}}{\Deltat} \]
Mar as trice, bithear a’ tomhas dùmhlachd ann am mòlan gach liotar (M) agus mar as trice bidh an ùine ann an diogan (s). Mar sin, is e M/s na h-aonadan airson ìre ath-bhualadh.
Factaran a bheir buaidh air an ìre freagairt
Seo cuid de na factaran a bheir buaidh air an ìre ath-bhualadh:
1. Dùmhlachd nan Ath-bhualadairean: Mar as trice bidh àrdachadh ann an dùmhlachd nan ath-bhualadairean ag àrdachadh an ìre ath-bhualadh.
2. Teòthachd: Mar as trice bidh àrdachadh ann an teòthachd a’ luathachadh an ìre ath-bhualadh.
3. Raon Uachdair: Mar as motha an raon uachdar a tha ri fhaighinn, ’s ann as luaithe a bhios an ìre ath-bhualadh.
4. Catalaist: Bidh catalaichean a’ luathachadh ìre ath-bhualadh gun atharrachaidhean maireannach a dhèanamh orra.
5. Bruthadh: Airson ath-bheachdan anns a bheil gasaichean an sàs, mar as trice bidh àrdachadh ann am bruthadh ag àrdachadh an ìre ath-bhualadh.
Ceistean Eisimpleir agus Deasbad
Eisimpleir Ceist 1
Seo mar a leanas an ath-bhualadh eadar thiosulfate sodium (Na2S2O3) agus searbhag haidreaclórach (HCl):
[ Na₂ S₂ O₃ + 2 HCl 2 NaCl + S + SO₂ + H₂ O]
Ann an deuchainn, bidh dùmhlachd sodium thiosulfate ag atharrachadh bho 0,10 M gu 0,05 M ann an 30 diogan. Obraich a-mach an ìre ath-bhualadh cuibheasach!
Deasbad
Faodar an ìre ath-bhualadh cuibheasach obrachadh a-mach leis an fhoirmle:
[ Ìre Ath-bhualadh = -\frac{Delta \text{[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]}}{\Delta t} \]
Cuir na luachan a chaidh a thoirt seachad an àite na foirmle:
[Delta[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]} = 0,05 \text{M} – 0,10 \text{M} = -0,05 \text{M} \]
[Δt = 30 s]
Mar sin,
[ Ìre Ath-bhualadh = -(-0,05 M}{30 s) = 0,05 M}{30 s = 0,00167 M/s]
Mar sin, is e 0,00167 M/s an ìre ath-bhualadh cuibheasach.
Eisimpleir Ceist 2
Ann an ath-bhualadh, tha an ìre ath-bhualadh air a thoirt seachad leis a’ cho-aontar ìre:
\[ \text{Ìre} = k [A]^m [B]^n \]
Bhon deuchainn, fhuaireadh an dàta a leanas:
| Deuchainn | [A] (M) | [B] (M) | Ìre Ath-bhualadh (M/s) |
|————–|————|——————-|
| 1 | 0.10 | 0.10 | 2.0 × 10^-3 |
| 2 | 0.20 | 0.10 | 8.0 × 10^-3 |
| 3 | 0.10 | 0.20 | 2.0 × 10^-3 |
Obraich a-mach òrdughan an ath-bhualadh m agus n agus obraich a-mach luach an cunbhalachd reata, k.
Deasbad
A’ dearbhadh òrdugh an ath-bhualadh \(m \) agus \(n \):
1. Bho dheuchainnean 1 agus 2:
[\frac{\text{Ìre}_2}{\text{Ìre}_1} = \frac{k[A]_2^m[B]_2^n}{k[A]_1^m[B]_1^n} \]
[\frac{8.0 × 10^{-3}}{2.0 × 10^{-3}} = \frac{(0.20)^m (0.10)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 4 = (2)^m \]
Mar sin, \(m = 2 \).
2. Bho dheuchainnean 1 agus 3:
[\frac{\text{Ìre}_3}{\text{Ìre}_1} = \frac{k[A]_3^m[B]_3^n}{k[A]_1^m[B]_1^n} \]
[\frac{2.0 × 10^{-3}}{2.0 × 10^{-3}} = \frac{(0.10)^m (0.20)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 1 = (2)^n \]
Mar sin, \(n = 0 \).
Mar sin, is e 2 òrdugh an ath-bhualadh a thaobh A agus 0 a thaobh B.
A’ tomhas luach cunbhalach an reata \(k \):
A’ cleachdadh dàta bho dheuchainn 1:
\[ \text{Ìre} = k [A]^m [B]^n \]
[2.0 × 10⁻³ = k(0.10)²(0.10)0]
[2.0 × 10⁻³ = k (0.01)]
[k = \frac{2.0 \times 10^{-3}}{0.01} \]
\[k = 0.20 \]
Mar sin, is e an cunbhalach reata \(k \) 0.20 M^{-1} s^{-1}.
Eisimpleir Ceist 3
Bidh ath-bhualadh ceimigeach a’ leantainn an dòigh-obrach a leanas:
[ Freagairt 1: } A rightarrow B (k_1 = 1.0, s^{-1)]
[Freagairt 2: B (k² = 0.1, s^{-1)]
Ma tha dùmhlachd A 1 M an toiseach agus ma tha B 0, obraich a-mach dùmhlachd A agus B às dèidh 5 diogan.
Deasbad
A’ cleachdadh lagh an ìre ath-bhualaidh, tha againn:
Freagairt 1: A gu B
\[ [A] = [A]_0 e^{-k_1 t} \]
[[A] = 1 M × e₁₁-1.0 s₁₁-1 × 5 s]
\[ [A] = e^{-5} \text{ M} \]
Freagairt 2: B gu C
[ \frac{d[B]}{dt} = k_1 [A] – k_2 [B] \]
[ \frac{d[B]}{dt} = 1.0 \text{s}^{-1} \times [A] – 0.1 \text{s}^{-1} \times [B] \]
A’ cleachdadh fuasgladh anailiseach no àireamhach den cho-aontar eadar-dhealaichte seo (mar as trice dòigh Euler no Runge-Kutta):
\[ [B] \timcheall air 0.316 \text{ M} \]
Mar sin, an dèidh 5 diogan, tha dùmhlachd A mu \( e^{-5} \text{ M} \) agus tha dùmhlachd B mu 0.316 M.
Co-dhùnadh
Tha ìre ath-bhualaidh na chuspair cudromach ann an ceimigeachd, a’ nochdadh an ìre aig a bheil dùmhlachd nan ath-bhualadairean ag atharrachadh gu toraidhean. Anns na duilgheadasan eisimpleir gu h-àrd, tha sinn air beachdachadh air mar a nì sinn obrachadh a-mach an ìre ath-bhualaidh chuibheasach, mar a dh’innseas sinn òrdugh an ath-bhualaidh, agus mar a nì sinn obrachadh a-mach an cunbhalachd ìre ath-bhualaidh. Le bhith a’ tuigsinn nan bun-bheachdan seo, is urrainn dhuinn an cur an sàs ann an grunn shuidheachaidhean practaigeach, an dà chuid san obair-lann agus ann am pròiseasan gnìomhachais.
