Fa'ata'ita'iga o Fesili Talanoaga e uiga i le Teori o Feto'ai
Pendahuluan
O le a'oa'oga o feto'ai o se manatu fa'avae i le kemisi e fa'amatalaina ai le auala ma le mafua'aga e tutupu ai ni tali fa'akemikolo. Na muamua fautuaina e Max Trautz ma William Lewis i le amataga o le 20 seneturi. E tusa ai ma lenei a'oa'oga, e tupu tali fa'akemikolo pe a feto'ai vaega o le reactant ma le tasi ma le isi ma le lava le malosi ma le fa'atulagaina sa'o.
O lenei tusiga o le a talanoaina ai ni faʻataʻitaʻiga o faʻafitauli e fesoʻotaʻi ma le teoria o fetoʻai ma a latou fofo ina ia maua ai se malamalamaga loloto i lenei manatu. A oʻo i le faʻaiʻuga o le tusiga, e tatau ona mafai e le au faitau ona malamalama i faiga faʻavae o le teoria o fetoʻai ma le auala e faʻaaoga ai i tulaga faʻafitauli eseese o le kemisi.
Teori Fa'avae o Feto'aiga
O le talitonuga o feto'ai e fautua mai ai e lua mea autu e fuafua ai pe o le a i'u se feto'ai i se tali fa'akemikolo:
1. Malosiaga Fa'agaoioia (Ea): O le malosiaga aupito maualalo e mana'omia mo feto'ai i le va o mole mole o le reactant e maua ai oloa.
2. Fa'atulagaga o Molekiula: E taua tele fo'i le tulaga o molekiula pe a latou feto'ai. O le feto'ai o le a na'o le i'uga o se tali pe afai e sa'o le fa'atulagaga o molekiula.
Mea e Aafia ai le Teori o Fetoaiga
1. Fa'aputuga: O le maualuga o le fa'aputuga o mea e tali atu ai, o le maualuga foi lea o le avanoa e feto'ai ai molela'au o mea e tali atu ai.
2. Vevela: O le fa'ateleina o le vevela e masani ona fa'ateleina ai le malosi fa'agaoioiga o molela'au, lea e mafai ona o'o atu ai i nisi feto'ai e sili atu le malosi nai lo le malosi fa'agaoioiga.
3. Mea Fa'agaoioi: O le galuega a le mea fa'agaoioi o le fa'aitiitia lea o le malosi fa'agaoioiga ina ia manuia ai le tele o feto'ai.
Fesili Fa'ata'ita'i ma Talanoaga
Fa'ata'ita'iga Fesili 1: O le A'afiaga o le Taula'i Atu
Fesili:
Afai e faaluaina le malosi o le molecule A i le tali atu `A + B -> C`, e faapefea ona suia le fua faatatau o le tali atu e tusa ai ma le teoria o le feto’ai?
Talanoaga:
E tusa ai ma le aʻoaʻoga o le fetoʻai, o le fua faatatau o le tali atu e faʻalagolago i le tele o fetoʻai i le va o vaega A ma le B. Afai e faaluaina le malosi o le A, o le a faʻateleina foʻi le aofaʻi o fetoʻai i le va o molelaʻau A ma le B. I se tulaga lautele, e mafai ona tatou fai atu o le a faaluaina le fua faatatau o le tali atu.
Peita'i, i le tele o tulaga, o tali e iai se fa'asologa e sili atu ona lavelave. Mo se tali fa'asologa muamua e fa'atatau i le A, o le fa'aluaina o le malosi o le A o le a mafua ai ona fa'aluaina le fua fa'atatau o le tali:
\[ r = k[A][B] \rightarrow r' = k[2A][B] = 2r \]
Faʻataʻitaʻiga Fesili 2: O le Aafiaga o le Vevela
Fesili:
O le malosi fa'agaoioiga o se tali e 50 kJ/mol. Afai e fa'ateleina le vevela mai le 300 K i le 310 K, e fa'apefea ona suia le fua faatatau o le tali e tusa ai ma le a'oa'oga o le feto'ai ma le Arrhenius factor?
Talanoaga:
O le fa'ateleina o le vevela e fa'ateleina ai le malosi fa'atino o molela'au, ma i'u ai ina tele atu molela'au e sili atu pe tutusa o latou malosiaga ma le malosi fa'agaoioiga. E masani ona fa'amatalaina lenei mea e le fua fa'atatau a Arrhenius:
\[
k = Ae^{-\frac{Ea}{RT}}
\]
O fea:
– \( k \) o le fua faatatau tumau o le tali atu
– \( A \) o se mea e fa'atatau i le fa'ateleina o le tau
– \( Ea \) o le malosi fa'agaoioiga
– \( R \) o le tumau o le kasa (8.314 J/mol·K)
– \( T \) o le vevela i Kelvin
E mafai ona tatou fa'aaogaina le logarithm masani o le fua fa'atatau a Arrhenius:
\[
\ln k = \ln A – \frac{Ea}{RT}
\]
Mo le fuafuaina o le suiga i le fua faatatau o le tali atu, matou te faʻaaogaina le fua faatatau o le fua faatatau o le saoasaoa i le vevela eseese e lua:
\[
\frac{k_2}{k_1} = \frac{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T2}}}{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T1}}} = e^{\left(-\frac{Ea}{R}\left(\frac{1}{T2} – \frac{1}{T1}\right)\right)}
\]
Ulufaleina o tau ua tuʻuina atu:
\[
k_1 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 300}}
\]
\[
k_2 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 310}}
\]
Fuafuaina o le suiga:
\[
\frac{k_2}{k_1} = e^{\left(-\frac{50000}{8.314}\left(\frac{1}{310} – \frac{1}{300}\right)\right)}
\]
\[
= e^{\left(-6012.9 \times (-0.00010753)\right)}
\]
\[
= e^{0.646}
\]
\[
e tusa ma le 1.91
\]
O lea la, o le faʻateleina o le vevela mai le 300 K i le 310 K e toetoe lava a faaluaina ai le fua faatatau o le tali atu, e tusa ma le 91%.
Fa'ata'ita'iga Fesili 3: O le A'afiaga o Mea Fa'aola
Fesili:
I se tali atu, o le fa'aopoopoina o se catalyst e fa'avavevave ai le tali atu e ala i le fa'aitiitia o le malosi fa'agaoioiga mai le 75 kJ/mol i le 50 kJ/mol i le 298 K. Fuafua le fua faatatau o le fua faatatau o le tali atu ma le aunoa ma le catalyst.
Talanoaga:
Faaaoga le fua faatatau a Arrhenius e fuafua ai fua faatatau e lua:
\[
k_{uncat} = Ae^{-\frac{75000}{8.314 \times 298}}
\]
\[
k_{cat} = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 298}}
\]
Ona, o le fua faatatau i le va o nei fua faatatau e lua o le tali atu:
\[
\frac{k_{cat}}{k_{uncat}} = \frac{e^{-\frac{50000}{8.314 \times 298}}}{e^{-\frac{75000}{8.314 \times 298}}}
\]
\[
= e^{\left(\frac{75000 – 50000}{8.314 \times 298}\right)}
\]
\[
= e^{10.075}
\]
\[
e tusa ma le 23685
\]
O lenei fua faatatau e faaalia ai afai e faaopoopoina se mea fa'atupu fa'alavelave (catalyst), e mafai ona faateleina le fua faatatau o le tali atu i le faitau afe taimi, o se mea e matua taua tele.
I'uga
E ala i faʻataʻitaʻiga o loʻo i luga, e mafai ona tatou maua se malamalamaga loloto i le auala e faʻamatalaina ai e le teoria o le fetoʻai ia aafiaga o le faʻaputuga, vevela, ma mea faʻatupu faʻalavelave i le saoasaoa o tali faʻakemikolo. O nei mea taʻitasi e iai sona aafiaga tulaga ese ma taua i le tele o taimi ma le malosi o fetoʻai, lea e iu lava ina aʻafia ai le vave o le tupu o se tali faʻakemikolo. I le faʻaaogaina o le teoria o le fetoʻai, e mafai ona tatou mamanuina ni faʻataʻitaʻiga sili atu ona lelei ma ni faiga faʻapisinisi faʻakemikolo.
