Намунаи саволҳо дар бораи суръати реаксия
Суръати реаксия як мафҳуми бунёдӣ дар химия аст, ки дар равандҳои гуногун, ҳам саноатӣ ва ҳам рӯзмарра, нақши муҳим мебозад. Дар ин мақола, мо мафҳуми суръати реаксияро муфассал шарҳ медиҳем ва мисолҳо ва муҳокимаҳои муфассалро пешниҳод менамоем, то хонандагон онро хуб дарк кунанд.
Фаҳмидани суръати реаксия
Суръати реаксия ҳамчун тағйирёбии консентратсияи реактив ё маҳсулот дар як воҳиди вақт муайян карда мешавад. Дар як муодилаи оддӣ, суръати реаксияро метавон чунин навишт:
\[ \text{Сатҳи реаксия} = \frac{\Delta \text{[Консентратсия]}}{\Delta t} \]
Консентратсия одатан бо молҳо дар як литр (M) ва вақт одатан бо сонияҳо (с) чен карда мешавад. Ҳамин тариқ, воҳидҳои суръати реаксия аксар вақт M/s мебошанд.
Омилҳое, ки ба суръати реаксия таъсир мерасонанд
Дар зер баъзе омилҳое оварда шудаанд, ки ба суръати реаксия таъсир мерасонанд:
1. Консентратсияи реактивҳо: Афзоиши консентратсияи реактивҳо одатан суръати реаксияро зиёд мекунад.
2. Ҳарорат: Баландшавии ҳарорат одатан суръати реаксияро метезонад.
3. Масоҳати сатҳ: Ҳар қадар масоҳати сатҳ зиёд бошад, суръати реаксия ҳамон қадар тезтар мешавад.
4. Катализатор: Катализаторҳо суръати реаксияро бе тағироти доимӣ метезонанд.
5. Фишор: Барои реаксияҳое, ки бо газҳо алоқаманданд, афзоиши фишор одатан суръати реаксияро зиёд мекунад.
Намунаҳои саволҳо ва муҳокима
Намунаи саволи 1
Реаксияи байни тиосульфати натрий (Na2S2O3) ва кислотаи гидрохлорид (HCl) чунин аст:
\[ \text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow 2 \text{NaCl} + \text{S} + \text{SO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]
Дар як таҷриба, консентратсияи тиосульфати натрий дар 30 сония аз 0,10 М то 0,05 М тағйир меёбад. Суръати миёнаи реаксияро ҳисоб кунед!
Пембахасан
Суръати миёнаи реаксияро бо истифода аз формулаи зерин ҳисоб кардан мумкин аст:
\[ \text{Сатҳи реаксия} = -\frac{\Delta \text{[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]}}{\Delta t} \]
Арзишҳои додашударо ба формула иваз кунед:
\[ \Delta \text{[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]} = 0,05 \text{ M} – 0,10 \text{ M} = -0,05 \text{ M} \]
\[ \Delta t = 30 \text{ s} \]
Пас,
\[ \text{Сатҳи реаксия} = -\left(\frac{-0,05 \text{ M}}{30 \text{ s}}\right) = \frac{0,05 \text{ M}}{30 \text{ s}} = 0,00167 \text{ M/s} \]
Пас, суръати миёнаи реаксия 0,00167 М/с аст.
Намунаи саволи 2
Дар реаксия, суръати реаксия бо муодилаи суръат дода мешавад:
\[ \text{Rate} = k [A]^m [B]^n \]
Аз таҷриба маълумоти зерин ба даст оварда шуданд:
| Таҷриба | [A] (M) | [B] (M) | Суръати реаксия (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 |
Тартибҳои реаксияро m ва n муайян кунед ва қимати доимии суръатро, k, ҳисоб кунед.
Пембахасан
Муайян кардани тартиби реаксияҳо \( m \) ва \( n \):
1. Аз таҷрибаҳои 1 ва 2:
\[ \frac{\text{Rate}_2}{\text{Rate}_1} = \frac{k [A]_2^m [B]_2^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{8.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.20)^m (0.10)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 4 = (2)^m \]
Пас, \( m = 2 \).
2. Аз таҷрибаҳои 1 ва 3:
\[ \frac{\text{Rate}_3}{\text{Rate}_1} = \frac{k [A]_3^m [B]_3^n}{k [A]_1^m [B]_1^n} \]
\[ \frac{2.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.10)^m (0.20)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 1 = (2)^n \]
Ҳамин тариқ, \(n = 0 \).
Пас, тартиби реаксия нисбат ба A 2 ва нисбат ба B 0 аст.
Ҳисоб кардани арзиши доимии суръат \(k \):
Бо истифода аз маълумот аз таҷрибаи 1:
\[ \text{Rate} = k [A]^m [B]^n \]
\[ 2.0 \ маротиба 10^{-3} = k (0.10)^2 (0.10)^0 \]
\[ 2.0 \ маротиба 10^{-3} = k (0.01) \]
\[ k = \frac{2.0 \times 10^{-3}}{0.01} \]
\[ k = 0.20 \]
Пас, доимии суръат \( k \) 0.20 M^{-1} s^{-1} аст.
Намунаи саволи 3
Реаксияи химиявӣ механизми зеринро риоя мекунад:
\[ \text{Реаксияи 1: } \text{A} \rightarrow \text{B} \quad (k_1 = 1.0 \, \text{s}^{-1}) \]
\[ \text{Реаксияи 2: } \text{B} \rightarrow \text{C} \quad (k_2 = 0.1 \, \text{s}^{-1}) \]
Агар дар аввал консентратсияи A 1 M ва B 0 бошад, пас аз 5 сония консентратсияи A ва B-ро муайян кунед.
Пембахасан
Бо истифода аз қонуни суръати реаксия, мо дорем:
Реаксияи 1: Аз А то Б
\[ [A] = [A]_0 e^{-k_1 t} \]
\[ [A] = 1 \text{ M} \times e^{-1.0 \text{ s}^{-1} \times 5 \text{ s}} \]
\[ [A] = e^{-5} \text{ M} \]
Реаксияи 2: B ба C
\[ \frac{d[B]}{dt} = k_1 [A] – k_2 [B] \]
\[ \frac{d[B]}{dt} = 1.0 \text{ s}^{-1} \times [A] – 0.1 \text{ s}^{-1} \times [B] \]
Бо истифода аз ҳалли таҳлилӣ ё ададии ин муодилаи дифференсиалӣ (одатан усули Эйлер ё Рунге-Кутта):
\[ [B] \тақрибан 0.316 \text{ M} \]
Пас, пас аз 5 сония, консентратсияи А тақрибан \( e^{-5} \text{ M} \) ва консентратсияи B тақрибан 0.316 М аст.
Хулоса
Суръати реаксия мавзӯи муҳим дар химия буда, суръати тағйирёбии консентратсияи реактивҳоро ба маҳсулот инъикос мекунад. Дар мисолҳои масъалаҳо дар боло, мо дар бораи чӣ гуна ҳисоб кардани суръати миёнаи реаксия, муайян кардани тартиби реаксия ва ҳисоб кардани доимии суръати реаксия муҳокима кардем. Фаҳмидани ин мафҳумҳо ба мо имкон медиҳад, ки онҳоро дар вазъиятҳои гуногуни амалӣ, ҳам дар лаборатория ва ҳам дар равандҳои саноатӣ, татбиқ кунем.
