Exempla Quaestionum et Disputatio de Aequationibus Celeritatis Reactionis et Ordine Reactionis
Intellectus et studium celeritatum reactionum et ordinum reactionum pars magni momenti est studii cineticae chemicae. In hoc articulo, notiones fundamentales tractabimus, exempla problematum praebebimus, et disputationem de aequationibus celeritatum reactionum et ordinibus reactionum praebebimus.
Introductio ad Celeritatem Reactionis et Ordinem Reactionis
Celeritas reactionis
Celeritas reactionis est celeritas mutationis concentrationis reactantis vel producti per unitatem temporis. In aequationibus celeritatis, saepe videmus hanc formam generalem:
`[ \text{rate} = k \cdot [A]^m \cdot [B]^n \]`
Ubi:
– \(\text{rate}\) est celeritas reactionis.
– ∫(k) est constans celeritatis reactionis.
– \([A]\) et \([B]\) sunt concentrationes reactantium A et B.
– ∫(m) et ∫(n) sunt ordines reactionis respectu A et B.
Ordo Reactionis
Ordo reactionis describit quantum momenti habeat concentratio reactantis in celeritatem reactionis. Ordo reactionis totalis est summa ordinum cuiusque reactantis.
Exempla Quaestionum et Disputatio de Celeritate Reactionis et Ordine Reactionis
Exemplum Quaestionis 1
Quaestio:
Reactio inter substantiam A et substantiam B datur aequatione chemica:
\[ A + 2B \sagitta C \]
Constat celeritatem reactionis huius reactionis esse:
`[ \text{rate} = k \cdot [A]^2 \cdot [B] \]`
1. Ordinem reactionis respectu A et B determina.
2. Ordinem totum reactionis determina.
Disputatio:
1. Ex aequatione celeritatis (\text{rate} = k \cdot [A]^2 \cdot [B]\cdot [B]), videre possumus:
– Ordo reactionis respectu A est 2 (quia exponens \([A]\) est 2).
– Ordo reactionis respectu B est 1 (quia exponens \([B]\) est 1).
2. Ordo totalis reactionis est summa ordinum cuiusque reactantis:
– Ordo totalis = Ordo A + Ordo B = 2 + 1 = 3.
Exemplum Quaestionis 2
Quaestio:
Ex experimento, sequentia data celeritatis reactionis obtenta sunt:
| [A] (mol/L) | [B] (mol/L) | Celeritas reactionis (mol/L s) |
|———-|———-|—————————–|
| 0.1 | 0.1 | 0.01 |
| 0.1 | 0.2 | 0.02 |
| 0.2 | 0.2 | 0.08 |
1. Ordinem reactionum pro reactantibus A et B determina.
2. Constantem celeritatis reactionis (k) calcula.
Disputatio:
1. Ad ordinem reactionis determinandum, considerare debemus quomodo celeritas reactionis mutetur cum concentratio reactantium mutatur:
– Ordinem reactionis respectu A determina:
Compara experimenta 2 et 3:
– \([A]\) a 0.1 M ad 0.2 M crescit (duplicatur), dum \([B]\) 0.2 M manet.
– Celeritas reactionis a 0.02 mol/L s ad 0.08 mol/L s (quatuplo) augetur.
Ordo reactionis respectu A per aequationem determinari potest:
\[ \sinistra(\frac{0.2}{0.1} \dextra)^m = \frac{0.08}{0.02} \]
\[2^m = 4\]
m = 2
– Ordinem reactionis respectu B determina:
Compara experimenta 1 et 2:
– \([B]\) a 0.1 M ad 0.2 M crescit (duplicatur), dum \([A]\) 0.1 M manet.
– Celeritas reactionis ab 0.01 mol/L s ad 0.02 mol/L s (duplicata) augetur.
Ordo reactionis respectu B per aequationem determinari potest:
\[ \sinistra(\frac{0.2}{0.1} \dextra)^n = \frac{0.02}{0.01} \]
\[2^n = 2 \]
\[n = 1\]
2. Constantem celeritatis reactionis (k) determina:
Utere datis ex uno experimentorum (exempli gratia, experimento primo):
`[ \text{rate} = k \cdot [A]^2 \cdot [B] \]`
0.01 = k ∫(0.1)^2 ∫0.1
0.01 = k ∫0.001
k = 0.01/0.001 = 10, L² / (mol² s))
Exemplum Quaestionis 3
Quaestio:
Reactio hanc aequationem celeritatis sequitur:
`[ \text{rate} = k \cdot [A]^{1/2} \cdot [B]^2 \]`
Si concentrationes initiales A et B sunt 0.36 M et 0.2 M respective, quae est celeritas reactionis hoc loco si (k = 5, L₅/² / (mol₅/² s))?
Disputatio:
Utere aequatione celeritatis data:
`[ \text{rate} = k \cdot [A]^{1/2} \cdot [B]^2 \]`
Valores datos inscribe:
`[\text{rate} = 5 \cdot (0.36)^{1/2} \cdot (0.2)^2\]`
Valorem concentrationis computa:
\[ (0.36)^{1/2} = 0.6 \]
\[ (0.2)^2 = 0.04 \]
Nunc, valores illos in aequationem inser:
`[\text{rate} = 5 \cdot 0.6 \cdot 0.04\]`
`[\text{rate} = 5 \cdot 0.024\]`
[Ratio = 0.12, mol/L/s]
Celeritas reactionis ad hanc concentrationem est 0.12 mol/L s-1.
conclusio
Aequatio celeritatis reactionis et ordo reactionis sunt notiones fundamentales in cinetica chemica. Intellegendo quomodo concentrationes reactantium celeritates reactionis afficiunt, celeritatem reactionis calculare et constantem celeritatis determinare possumus. Hic articulus exempla problematum et solutiones praebet ad intellegentiam harum notionum adiuvandam. Bona comprehensio horum argumentorum essentialis est ad applicationes practicas in laboratorio chemico et processibus industrialibus.
Frequenti usu et accurata analysi, melius intellegere possumus quomodo ordines reactionum determinemus et aequationes celeritatis in variis casibus utamur. Felicem discendum!
