Laʻana o nā nīnau e kūkākūkā ana i ka wikiwiki o ka pane
ʻO ka wikiwiki o ka hopena he manaʻo nui ia i ka kemika e pāʻani ana i kahi kuleana koʻikoʻi i nā kaʻina hana like ʻole, ʻo ia hoʻi nā ʻoihana a me nā lā o kēlā me kēia lā. Ma kēia ʻatikala, e wehewehe mākou i ke kumumanaʻo o ka wikiwiki o ka hopena me ka hohonu, e hāʻawi ana i nā laʻana a me nā kūkākūkā kikoʻī e hōʻoia i ka maopopo pono ʻana o ka poʻe heluhelu.
Ke Hoʻomaopopo nei i ka wikiwiki o ka pane
Ua wehewehe ʻia ka helu o ka hopena ʻo ia ka loli o ka nui o kahi reactant a huahana paha i kēlā me kēia manawa. Ma kahi hoʻohālikelike maʻalahi, hiki ke kākau ʻia ka helu o ka hopena penei:
\[ \text{Ka helu pane} = \frac{\Delta \text{[Huihui]}}{\Delta t} \]
Hoʻohana pinepine ʻia ka nui o ka hui ʻana ma nā mole no ka lita (M) a ʻo ka manawa maʻamau ma kekona (s). No laila, ʻo nā anakahi o ka wikiwiki o ka hopena he M/s.
Nā Kumu e Hoʻopilikia ana i ka Kaʻina Hana
Eia kekahi mau kumu e hoʻololi ai i ka wikiwiki o ka hopena:
1. Ka nui o nā mea hana: ʻO ka hoʻonui ʻana i ka nui o nā mea hana e hoʻonui pinepine i ka wikiwiki o ka hopena.
2. Mahana: ʻO ka hoʻonui ʻana i ka mahana e wikiwiki ai ka wikiwiki o ka hopena.
3. ʻIli: ʻO ka nui o ka ʻili i loaʻa, ʻo ka wikiwiki o ka wikiwiki o ka hopena.
4. Mea Hoʻoulu: Hoʻolalelale nā mea hoʻoulu i ka wikiwiki o ka hopena me ka ʻole o ka loli mau loa.
5. Kaomi: No nā hopena e pili ana i nā kinoea, ʻo ka hoʻonui ʻana i ke kaomi e hoʻonui pinepine i ka wikiwiki o ka hopena.
Nā Nīnau Laʻana a me ke Kūkākūkā
Laʻana Nīnau 1
ʻO ka hopena ma waena o ka sodium thiosulfate (Na2S2O3) a me ka waikawa hydrochloric (HCl) penei:
\[ \text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow 2 \text{NaCl} + \text{S} + \text{SO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]
I loko o kahi hoʻokolohua, loli ka nui o ka sodium thiosulfate mai 0,10 M a i 0,05 M i loko o 30 kekona. E helu i ka awelika o ka hopena!
Pahana
Hiki ke helu ʻia ka awelika o ka hopena ma ka hoʻohana ʻana i ke ʻano hana:
\[ \text{Ka helu pane} = -\frac{\Delta \text{[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]}}{\Delta t} \]
E hoʻololi i nā waiwai i hāʻawi ʻia i loko o ke ʻano:
\[ \Delta \text{[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]} = 0,05 \text{ M} – 0,10 \text{ M} = -0,05 \text{ M} \]
\[ \Delta t = 30 \text{ s} \]
No laila,
\[ \text{Ka helu pane} = -\left(\frac{-0,05 \text{ M}}{30 \text{ s}}\right) = \frac{0,05 \text{ M}}{30 \text{ s}} = 0,00167 \text{ M/s} \]
No laila, ʻo ka awelika o ka hopena he 0,00167 M/s.
Laʻana Nīnau 2
I loko o kahi hopena, ua hāʻawi ʻia ka helu o ka hopena e ka hoʻohālikelike helu:
\[ \text{Ka helu} = k [A]^m [B]^n \]
Mai ka hoʻokolohua, ua loaʻa nā ʻikepili penei:
| Hoʻokolohua | [A] (M) | [B] (M) | Ka wikiwiki o ka pane (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 |
E hoʻoholo i nā kauoha hopena m a me n a helu i ka waiwai o ke kūpaʻa wikiwiki, k.
Pahana
Ke hoʻoholo nei i ke Kauoha Hoʻihoʻi \( m \) a me \( n \):
1. Mai nā Hoʻokolohua 1 a me 2:
\[ \frac{\text{Rate}_2}{\text{Rate}_1} = \frac{k [A]_2^m [B]_2^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{8.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.20)^m (0.10)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 4 = (2)^m \]
No laila, \( m = 2 \).
2. Mai nā Hoʻokolohua 1 a me 3:
\[ \frac{\text{Rate}_3}{\text{Rate}_1} = \frac{k [A]_3^m [B]_3^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{2.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.10)^m (0.20)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 1 = (2)^n \]
Pēlā, \( n = 0 \).
No laila, ʻo ke kauoha o ka hopena e pili ana iā A he 2 a e pili ana iā B he 0.
Ke helu nei i ka waiwai paʻa o ka helu \( k \):
Ke hoʻohana nei i ka ʻikepili mai ka hoʻokolohua 1:
\[ \text{Ka helu} = k [A]^m [B]^n \]
2.0 manawa 10^{-3} = k (0.10)^2 (0.10)^0
\[ 2.0 \times 10^{-3} = k (0.01) \]
\[ k = \frac{2.0 \times 10^{-3}}{0.01} \]
\[ k = 0.20 \]
No laila, ʻo ke kūpaʻa o ka wikiwiki \( k \) he 0.20 M^{-1} s^{-1}.
Laʻana Nīnau 3
Hahai ka hopena kemika i ke ʻano hana penei:
\[ \text{Pane 1: } \text{A} \rightarrow \text{B} \quad (k_1 = 1.0 \, \text{s}^{-1}) \]
\[ \text{Pane 2: } \text{B} \rightarrow \text{C} \quad (k_2 = 0.1 \, \text{s}^{-1}) \]
Inā i ka wā mua, ʻo ka nui o A he 1 M a ʻo B he 0, e hoʻoholo i ka nui o A a me B ma hope o 5 kekona.
Pahana
Ma ka hoʻohana ʻana i ke kānāwai o ka wikiwiki o ka hopena, loaʻa iā mākou:
Pane 1: A a i B
\[ [A] = [A]_0 e^{-k_1 t} \]
\[ [A] = 1 \text{ M} \times e^{-1.0 \text{ s}^{-1} \times 5 \text{ s}} \]
\[ [A] = e^{-5} \kikokikona{ M} \]
Hana 2: B a i C
\[ \frac{d[B]}{dt} = k_1 [A] – k_2 [B] \]
\[ \frac{d[B]}{dt} = 1.0 \text{ s}^{-1} \times [A] – 0.1 \text{ s}^{-1} \times [B] \]
Ke hoʻohana nei i kahi hopena loiloi a helu paha o kēia hoʻohālikelike ʻokoʻa (ʻo ke ʻano maʻamau ʻo Euler a i ʻole Runge-Kutta):
\[ [B] \approx 0.316 \text{ M} \]
No laila, ma hope o 5 kekona, ʻo ka nui o A ma kahi o \( e^{-5} \text{ M} \) a ʻo ka nui o B ma kahi o 0.316 M.
Ka hopena
He kumuhana koʻikoʻi ka wikiwiki o ka hopena i ka kemika, e hōʻike ana i ka wikiwiki o ka loli ʻana o nā nui o nā mea hana i nā huahana. Ma nā pilikia hoʻohālike ma luna, ua kūkākūkā mākou pehea e helu ai i ka awelika o ka hopena, hoʻoholo i ke kauoha hopena, a helu i ke kūpaʻa o ka hopena. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i kēia mau manaʻo e hiki ai iā mākou ke hoʻopili iā lākou i nā ʻano hana like ʻole, ma ka hale hana a me nā kaʻina hana ʻoihana.
