Ohatra amin'ny Fanontaniana Fifanakalozan-kevitra momba ny Teorian'ny Fifandonana
Pendahuan
Ny teorian'ny fifandonana dia foto-kevitra fototra ao amin'ny simia izay manazava ny fomba sy ny antony mahatonga ny fihetsika simika hitranga. Natolotr'i Max Trautz sy William Lewis voalohany izany tamin'ny fiandohan'ny taonjato faha-20. Araka io teoria io, ny fihetsika simika dia mitranga rehefa mifandona amin'ny angovo ampy sy amin'ny toerana marina ny singa mihetsika.
Ity lahatsoratra ity dia hiresaka momba ny olana maromaro mifandraika amin'ny teorian'ny fifandonana sy ny vahaolana amin'izany mba hanomezana fahatakarana lalindalina kokoa momba ity foto-kevitra ity. Amin'ny faran'ny lahatsoratra, ny mpamaky dia tokony ho afaka hahatakatra ny fomba fiasan'ny teorian'ny fifandonana sy ny fomba fampiharana izany amin'ny toe-javatra misy olana simia isan-karazany.
Teoria fototra momba ny fifandonana
Ny teorian'ny fifandonana dia manolo-kevitra fa misy antony roa lehibe mamaritra raha hiteraka fihetsika simika ny fifandonana:
1. Angovon'ny fampahavitrihana (Ea): Ny angovo farany ambany ilaina amin'ny fifandonana eo amin'ireo molekiola mihetsika mba hamokarana vokatra.
2. Fironan'ny molekiola: Zava-dehibe ihany koa ny toerana misy ny molekiola rehefa mifandona izy ireo. Ny fifandonana dia tsy hiteraka fihetseham-po raha tsy mifanaraka tsara ny fironan'ny molekiola.
Ireo anton-javatra misy fiantraikany amin'ny Teorian'ny Fifandonana
1. Fifantohana: Arakaraka ny maha-avo ny fifantohan'ny molekiola mihetsika no maha-avo ny mety hifandonan'ireo molekiola mihetsika.
2. Mari-pana: Ny fiakaran'ny mari-pana dia mazàna mampitombo ny angovo kinetikan'ny molekiola, izay mety hiteraka fifandonana bebe kokoa izay manana angovo mihoatra ny angovo fampahavitrihana.
3. Katalista: Ny asan'ny katalista dia ny mampihena ny angovo fampahavitrihana mba hahomby kokoa ny fifandonana.
Fanontaniana sy fifanakalozan-kevitra santionany
Ohatra Fanontaniana 1: Ny Fiantraikan'ny Fifantohana
Fanontaniana:
Raha avo roa heny ny fifantohan'ny molekiola A ao amin'ny fihetsika `A + B -> C`, ahoana no hiovan'ny tahan'ny fihetsika araka ny teorian'ny fifandonana?
Dinika:
Araka ny teoria momba ny fifandonana, ny tahan'ny fihetsehana dia miankina amin'ny fahamaroan'ny fifandonana eo amin'ny poti-javatra A sy B. Raha avo roa heny ny fifantohan'ny A, dia hitombo ihany koa ny isan'ny fifandonana eo amin'ny molekiola A sy B. Amin'ny ankapobeny, azontsika lazaina fa avo roa heny ny tahan'ny fihetsehana.
Na izany aza, amin'ny tranga maro, ny fihetsika dia manana filaharana sarotra kokoa. Ho an'ny fihetsika filaharana voalohany raha oharina amin'ny A, ny fampitomboana avo roa heny ny fifantohana A dia hiteraka fampitomboana avo roa heny ny tahan'ny fihetsika:
\[ r = k[A][B] \rightarrow r' = k[2A][B] = 2r \]
Ohatra Fanontaniana 2: Ny Fiantraikan'ny Mari-pana
Fanontaniana:
Manana angovo fampahavitrihana 50 kJ/mol ny fihetsika iray. Raha ampitomboina avy amin'ny 300 K ka hatramin'ny 310 K ny mari-pana, ahoana no hiovan'ny tahan'ny fihetsika araka ny teorian'ny fifandonana sy ny anton'i Arrhenius?
Dinika:
Mampitombo ny angovo kinetikan'ny molekiola ny fiakaran'ny mari-pana, ka miteraka molekiola maro kokoa manana angovo mihoatra na mitovy amin'ny angovo fampahavitrihana. Izany dia matetika faritana amin'ny alalan'ny fampitoviana Arrhenius:
\[
k = Ae^{-\frac{Ea}{RT}}
\]
Aiza:
– \( k \) dia ny tahan'ny fihetsehana tsy miova
– \( A \) dia anton-javatra mialoha ny exponential
– \( Ea \) no angovo fampahavitrihana
– \( R \) dia ny tsy miovaovan'ny entona (8.314 J/mol·K)
– \( T \) dia ny mari-pana amin'ny Kelvin
Azontsika raisina ny logaritma voajanahary amin'ny fampitoviana Arrhenius:
\[
\ln k = \ln A – \frac{Ea}{RT}
\]
Mba hikajiana ny fiovan'ny tahan'ny fihetsehana, dia raisintsika ny tahan'ny tsy miovaovan'ny tahan'ny fihetsehana amin'ny mari-pana roa samy hafa:
\[
\frac{k_2}{k_1} = \frac{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T2}}}{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T1}}} = e^{\left(-\frac{Ea}{R}\left(\frac{1}{T2} – \frac{1}{T1}\right)\right)}
\]
Fampidirana ireo soatoavina nomena:
\[
k_1 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 300}}
\]
\[
k_2 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 310}}
\]
Fikajiana ny fiovana:
\[
\frac{k_2}{k_1} = e^{\left(-\frac{50000}{8.314}\left(\frac{1}{310} – \frac{1}{300}\right)\right)}
\]
\[
= e^{\left(-6012.9 \in (-0.00010753)\right)}
\]
\[
= e^{0.646}
\]
\[
eo amin'ny 1.91 eo ho eo
\]
Noho izany, ny fampitomboana ny mari-pana avy amin'ny 300 K ho 310 K dia mampitombo saika avo roa heny ny tahan'ny fihetsehana, eo amin'ny 91% eo ho eo.
Ohatra Fanontaniana 3: Ny Fiantraikan'ny Catalysts
Fanontaniana:
Ao anatin'ny fihetsika iray, ny fanampiana katalista dia manafaingana ny fihetsika amin'ny alàlan'ny fampihenana ny angovo fampahavitrihana avy amin'ny 75 kJ/mol ho 50 kJ/mol amin'ny 298 K. Kajy ny tahan'ny tahan'ny fihetsika misy sy tsy misy katalista.
Dinika:
Ampiasao ny equation Arrhenius mba hikajiana ireo constants roa amin'ny tahan'ny:
\[
k_{uncat} = Ae^{-\frac{75000}{8.314 \times 298}}
\]
\[
k_{saka} = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 298}}
\]
Dia toy izao ny tahan'ny fihetsehana eo amin'ireo tahan'ny fihetsehana roa ireo:
\[
\frac{k_{cat}}{k_{uncat}} = \frac{e^{-\frac{50000}{8.314 \times 298}}}{e^{-\frac{75000}{8.314 \times 298}}}
\]
\[
= e^{\left(\frac{75000 – 50000}{8.314 x 298}\right)}
\]
\[
= e^{10.075}
\]
\[
eo amin'ny 23685 eo ho eo
\]
Ity tahan'ny fihetsehana ity dia mampiseho fa rehefa ampiana katalista, dia mety hitombo hatramin'ny in-arivony ny tahan'ny fihetsehana, izay tena manan-danja.
Famaranana
Amin'ny alalan'ireo ohatra etsy ambony ireo, dia afaka mahazo fahatakarana lalindalina kokoa momba ny fomba hanazavan'ny teôrian'ny fifandonana ny fiantraikan'ny fifantohana, ny mari-pana ary ny katalista amin'ny tahan'ny fihetsika simika isika. Ny tsirairay amin'ireo anton-javatra ireo dia manana fiantraikany miavaka sy manan-danja amin'ny fahamaroan'ny fifandonana sy ny angovon'ny fifandonana, izay misy fiantraikany amin'ny hafaingan'ny fihetsiky ny fihetsika simika. Amin'ny fampiharana ny teôrian'ny fifandonana, dia afaka mamolavola fanandramana sy dingana indostrialy simika mahomby kokoa isika.
