Egzanp Kesyon ki Diskite sou Vitès Reyaksyon
Vitès reyaksyon an se yon konsèp fondamantal nan chimi ki jwe yon wòl enpòtan nan plizyè pwosesis, ni endistriyèl ni chak jou. Nan atik sa a, nou pral eksplike konsèp vitès reyaksyon an an pwofondè, bay egzanp ak diskisyon detaye pou asire lektè yo byen konprann li.
Konprann Vitès Reyaksyon an
Vitès reyaksyon an defini kòm chanjman nan konsantrasyon yon reyaktif oswa yon pwodwi pa inite tan. Nan yon ekwasyon senp, yo ka ekri vitès reyaksyon an kòm:
\[ \text{Vitès Reyaksyon} = \frac{\Delta \text{[Konsantrasyon]}}{\Delta t} \]
Konsantrasyon an anjeneral mezire an mòl pa lit (M) epi tan an anjeneral an segonn (s). Kidonk, inite vitès reyaksyon yo souvan M/s.
Faktè ki afekte vitès reyaksyon an
Men kèk faktè ki enfliyanse vitès reyaksyon an:
1. Konsantrasyon Reyaktif yo: Ogmante konsantrasyon reyaktif yo anjeneral ogmante vitès reyaksyon an.
2. Tanperati: Ogmante tanperati a anjeneral akselere vitès reyaksyon an.
3. Sifas: Plis sifas ki disponib, se plis vitès reyaksyon an ap rapid.
4. Katalis: Katalis yo akselere vitès reyaksyon an san yo pa sibi chanjman pèmanan.
5. Presyon: Pou reyaksyon ki enplike gaz, ogmantasyon presyon anjeneral ogmante vitès reyaksyon an.
Egzanp Kesyon ak Diskisyon
Egzanp Kesyon 1
Reyaksyon ant tiosulfat sodyòm (Na2S2O3) ak asid idroklorik (HCl) se jan sa a:
\[ \tekst{Na}_2 \tekst{S}_2 \tekst{O}_3 + 2 \tekst{HCl} \rightarrow 2 \tekst{NaCl} + \tekst{S} + \tekst{SO}_2 + \tekst{H}_2 \tekst{O} \]
Nan yon eksperyans, konsantrasyon tiosulfat sodyòm chanje soti nan 0,10 M pou rive nan 0,05 M nan 30 segonn. Kalkile vitès reyaksyon mwayèn nan!
Pembahasan
Yo ka kalkile vitès reyaksyon mwayèn nan lè l sèvi avèk fòmil sa a:
\[ \text{Vitès Reyaksyon} = -\frac{\Delta \text{[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]}}{\Delta t} \]
Ranplase valè yo bay yo nan fòmil la:
Δ[ [Na}_2 S_2 O_3 ] = 0,05 M – 0,10 M = -0,05 M
\[ \Delta t = 30 \text{ s} \]
Kidonk,
\[ \text{Vitès Reyaksyon} = -\left(\frac{-0,05 \text{ M}}{30 \text{ s}}\right) = \frac{0,05 \text{ M}}{30 \text{ s}} = 0,00167 \text{ M/s} \]
Kidonk, vitès reyaksyon mwayèn nan se 0,00167 M/s.
Egzanp Kesyon 2
Nan yon reyaksyon, vitès reyaksyon an bay pa ekwasyon vitès la:
\[ \text{Vitès} = k [A]^m [B]^n \]
Apati eksperyans lan, done sa yo te jwenn:
| Eksperyans | [A] (M) | [B] (M) | Vitès Reyaksyon (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 |
Detèmine lòd reyaksyon yo m ak n epi kalkile valè konstan vitès la, k.
Pembahasan
Detèmine Lòd Reyaksyon an \(m\) ak \(n\):
1. Soti nan Eksperyans 1 ak 2:
\[ \frac{\text{Rit}_2}{\text{Rit}_1} = \frac{k [A]_2^m [B]_2^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{8.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.20)^m (0.10)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 4 = (2)^m \]
Kidonk, \(m = 2 \).
2. Soti nan Eksperyans 1 ak 3:
\[ \frac{\text{Rit}_3}{\text{Rit}_1} = \frac{k [A]_3^m [B]_3^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{2.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.10)^m (0.20)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 1 = (2)^n \]
Kidonk, \(n = 0 \).
Kidonk, lòd reyaksyon an parapò ak A se 2 epi parapò ak B se 0.
Kalkile Valè Konstan Vitès la \(k \):
Lè w sèvi ak done ki soti nan eksperyans 1 an:
\[ \text{Vitès} = k [A]^m [B]^n \]
2.0 fwa 10^{-3} = k (0.10)^2 (0.10)^0
\[ 2.0 \ fwa 10^{-3} = k (0.01) \]
k = \frac{2.0 \fwa 10^{-3}}{0.01} \]
\[k = 0.20\]
Kidonk, konstan vitès la \(k\) se 0.20 M^{-1} s^{-1}.
Egzanp Kesyon 3
Yon reyaksyon chimik swiv mekanis sa a:
\[ \text{Reyaksyon 1: } \text{A} \rightarrow \text{B} \quad (k_1 = 1.0 \, \text{s}^{-1}) \]
\[ \text{Reyaksyon 2: } \text{B} \rightarrow \text{C} \quad (k_2 = 0.1 \, \text{s}^{-1}) \]
Si okòmansman konsantrasyon A a se 1 M epi B a se 0, detèmine konsantrasyon A ak B apre 5 segonn.
Pembahasan
Lè nou itilize lwa vitès reyaksyon an, nou genyen:
Reyaksyon 1: A rive nan B
\[ [A] = [A]_0 e^{-k_1 t} \]
\[ [A] = 1 \text{ M} \times e^{-1.0 \text{ s}^{-1} \times 5 \text{ s}} \]
\[ [A] = e^{-5} \text{ M} \]
Reyaksyon 2: B pou rive nan C
\[ \frac{d[B]}{dt} = k_1 [A] – k_2 [B] \]
\[ \frac{d[B]}{dt} = 1.0 \text{ s}^{-1} \times [A] – 0.1 \text{ s}^{-1} \times [B] \]
Lè w sèvi ak yon solisyon analitik oswa nimerik pou ekwasyon diferansyèl sa a (anjeneral metòd Euler oswa Runge-Kutta a):
\[ [B] \anviwon 0.316 \text{ M} \]
Kidonk, apre 5 segonn, konsantrasyon A a se anviwon \( e^{-5} \text{ M} \) epi konsantrasyon B a se anviwon 0.316 M.
Konklizyon
Vitès reyaksyon an se yon sijè enpòtan nan chimi, li reflete vitès konsantrasyon reyaktif yo chanje an pwodwi. Nan pwoblèm egzanp ki anwo yo, nou te diskite kijan pou kalkile vitès reyaksyon mwayèn nan, detèmine lòd reyaksyon an, epi kalkile konstan vitès reyaksyon an. Konprann konsèp sa yo pèmèt nou aplike yo nan yon varyete sitiyasyon pratik, ni nan laboratwa a ni nan pwosesis endistriyèl yo.
