Mehlala ea Lipotso tsa Puisano tsa Khopolo-taba ea ho thulana
Pendahuluan
Khopolo-taba ea ho thulana ke khopolo-taba ea motheo k'hemistring e hlalosang hore na liketso tsa lik'hemik'hale li etsahala joang le hore na ke hobane'ng ha li etsahala. E ile ea hlahisoa ka lekhetlo la pele ke Max Trautz le William Lewis mathoasong a lekholo la bo20 la lilemo. Ho ea ka khopolo-taba ena, liketso tsa lik'hemik'hale li etsahala ha likaroloana tsa reactant li thulana ka matla a lekaneng le ka tsela e nepahetseng.
Sehlooho sena se tla tšohla mehlala e 'maloa ea mathata a amanang le khopolo-taba ea ho thulana le litharollo tsa bona ho fana ka kutloisiso e tebileng ea khopolo-taba ena. Qetellong ea sehlooho sena, babali ba lokela ho khona ho utloisisa mekhoa ea motheo ea khopolo-taba ea ho thulana le mokhoa oa ho e sebelisa maemong a fapaneng a bothata ba k'hemistri.
Khopolo-taba ea Motheo ea ho thulana
Khopolo-taba ea ho thulana e fana ka maikutlo a hore lintlha tse peli tse ka sehloohong li etsa qeto ea hore na ho thulana ho tla fella ka karabelo ea lik'hemik'hale:
1. Matla a ho Kenya Tshebetsong (Ea): Matla a fokolang a hlokahalang bakeng sa ho thulana pakeng tsa limolek'hule tsa reactant ho hlahisa dihlahiswa.
2. Ho Lebisana ha Limolek'hule: Sebaka sa limolek'hule ha li thulana le sona se bohlokoa haholo. Ho thulana ho tla fella ka karabelo feela haeba limolek'hule li lebisitsoe hantle.
Mabaka a Susumetsang Khopolo-taba ea ho thulana
1. Ho tsepamisa maikutlo: Ha mahloriso a di-reactant a le hodimo, monyetla wa hore dimolek'hule tsa di-reactant di thulana o eketseha.
2. Mocheso: Hangata mocheso o ntseng o eketseha o eketsa matla a kinetic a limolek'hule, e leng se ka lebisang ho thulana ho hoholo ho nang le matla a fetang matla a ts'ebetso.
3. Sehokelo: Mosebetsi oa sehokelo ke ho fokotsa matla a ho kenya tšebetsong e le hore likhohlano tse ling li atlehe.
Lipotso le Lipuisano tsa Mehlala
Mohlala oa Potso ea 1: Phello ea ho Tsepamisa Maikutlo
Potso:
Haeba mahloriso a molek'hule A karabelong `A + B -> C` a imenne habeli, sekhahla sa karabelo se tla fetoha joang ho latela khopolo-taba ea ho thulana?
Puisano:
Ho ya ka kgopolo ya ho thulana, sekgahla sa karabelo se itshetlehile hodima kgafetsa ya ho thulana pakeng tsa dikarolwana tsa A le B. Haeba mahloriso a A a imena habeli, palo ya ho thulana pakeng tsa dimolek'hule tsa A le B le yona e tla eketseha. Ka kakaretso, re ka re sekgahla sa karabelo se tla imena habeli.
Leha ho le jwalo, maemong a mangata, dikarabelo di na le tatellano e rarahaneng haholoanyane. Bakeng sa karabelo ya tatellano ya pele mabapi le A, ho imena habeli ha mahloriso a A ho tla baka ho imena habeli ha sekgahla sa karabelo:
\[ r = k[A][B] \motsu o nepahetseng r' = k[2A][B] = 2r \]
Mohlala oa Potso ea 2: Tšusumetso ea Thempereichara
Potso:
Karabelo e na le matla a ho kenya tshebetsong a 50 kJ/mol. Haeba mocheso o eketsehile ho tloha ho 300 K ho ya ho 310 K, sekgahla sa karabelo se tla fetoha jwang ho ya ka kgopolo ya ho thulana le ntlha ya Arrhenius?
Puisano:
Ho eketseha ha mocheso ho eketsa matla a kinetic a limolek'hule, e leng se fellang ka hore limolek'hule tse ngata li be le matla a maholo ho feta kapa a lekanang le matla a ts'ebetso. Hangata sena se hlalosoa ke equation ea Arrhenius:
\[
k = Ae^{-\frac{Ea}{RT}}
\]
Moo:
– \( k \) ke sekhahla se tsitsitseng sa karabelo
– \( A \) ke ntlha e bontshang pele ho tlhahiso
– \( Ea \) ke matla a ho kenya tshebetsong
– \( R \) ke khase e sa fetoheng (8.314 J/mol·K)
– \( T \) ke mocheso ho Kelvin
Re ka nka logarithm ea tlhaho ea equation ea Arrhenius:
\[
\ln k = \ln A – \frac{Ea}{RT}
\]
Ho bala phetoho ea sekhahla sa karabelo, re nka karolelano ea li-constant tsa sekhahla mochesong o fapaneng o fapaneng:
\[
\frac{k_2}{k_1} = \frac{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T2}}}{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T1}}} = e^{\left(-\frac{Ea}{R}\left(\frac{1}{T2} – \frac{1}{T1}\right)\right)}
\]
Ho kenya boleng bo fanoeng:
\[
k_1 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \makgetlo a 300}}
\]
\[
k_2 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \makgetlo a 310}}
\]
Ho bala phetoho:
\[
\frac{k_2}{k_1} = e^{\left(-\frac{50000}{8.314}\left(\frac{1}{310} – \frac{1}{300}\right)\right)}
\]
\[
= e^{\left(-6012.9 \times (-0.00010753)\right)}
\]
\[
= e^{0.646}
\]
\[
hoo e ka bang 1.91
\]
Ka hona, ho eketsa mocheso ho tloha ho 300 K ho isa ho 310 K ho batla ho imena habeli sekhahla sa karabelo, ka hoo e ka bang 91%.
Mohlala oa Potso ea 3: Phello ea Li-Catalyst
Potso:
Karabelong, ho eketsoa ha catalyst ho potlakisa karabelo ka ho fokotsa matla a ho kenya tshebetsong ho tloha ho 75 kJ/mol ho ya ho 50 kJ/mol ho 298 K. Bala karolelano ya sekgahla sa karabelo ka catalyst le ntle le yona.
Puisano:
Sebelisa equation ea Arrhenius ho bala li-constant tse peli tsa sekhahla:
\[
k_{uncat} = Ae^{-\frac{75000}{8.314 \times 298}}
\]
\[
k_{cat} = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \times 298}}
\]
Ebe, karolelano pakeng tsa sekhahla sena sa karabelo ke:
\[
\frac{k_{cat}}{k_{uncat}} = \frac{e^{-\frac{50000}{8.314 \times 298}}}{e^{-\frac{75000}{8.314 \times 298}}
\]
\[
= e^{\left(\frac{75000 – 50000}{8.314 \makgetlo a 298}\right)}
\]
\[
= e^{10.075}
\]
\[
hoo e ka bang 23685
\]
Karolelano ena e bontša hore ka ho eketsoa ha catalyst, sekhahla sa karabelo se ka eketseha ho fihlela makhetlo a likete, e leng ntho ea bohlokoa haholo.
Qetello
Ka mehlala e kaholimo, re ka fumana kutloisiso e tebileng ea hore na khopolo-taba ea ho thulana e hlalosa joang liphello tsa mahloriso, mocheso le li-catalyst ka sekhahla sa liketso tsa lik'hemik'hale. Ntlha ka 'ngoe ea tsena e na le tšusumetso e ikhethang le ea bohlokoa khafetsa le matla a ho thulana, e leng se qetellang se susumetsa hore na karabelo ea lik'hemik'hale e hlaha kapele hakae. Ka ho sebelisa khopolo-taba ea ho thulana, re ka rala liteko tse sebetsang hantle le lits'ebetso tsa indasteri ea lik'hemik'hale.
