בייַשפּיל פֿון פֿראַגעס וואָס דיסקוטירן רעאַקציע ראַטע
רעאַקציע ראַטע איז אַ יסודותדיקער באַגריף אין כעמיע וואָס שפּילט אַ וויכטיקע ראָלע אין פֿאַרשידענע פּראָצעסן, סיי אינדוסטריעל און סיי וואָכעדיק. אין דעם אַרטיקל וועלן מיר דערקלערן דעם באַגריף פֿון רעאַקציע ראַטע אין טיפֿקייט, צושטעלנדיק ביישפּילן און דעטאַלירטע דיסקוסיעס צו פֿאַרזיכערן אַז לייענער פֿאַרשטייען עס גוט.
פֿאַרשטיין רעאַקציע ראַטע
די רעאַקציע ראַטע ווערט דעפינירט ווי די ענדערונג אין קאָנצענטראַציע פון אַ רעאַקטאַנט אָדער פּראָדוקט פּער איינהייט צייט. אין אַ פּשוטער גלייכונג קען מען שרייבן די רעאַקציע ראַטע ווי:
רעאַקציע ראַטע = \frac{\Delta \text{[קאָנצענטראַציע]}{\Deltat}]
קאנצענטראציע ווערט געווענליך געמאסטן אין מאל פער ליטער (M) און צייט איז געווענליך אין סעקונדעס (s). אזוי, די איינהייטן פון רעאקציע ראטע זענען אפט M/s.
פאַקטאָרן וואָס האָבן אַן השפּעה אויף רעאַקציע קורס
פאלגנד זענען עטלעכע פאקטארן וואס האבן אן איינפלוס אויף די רעאקציע ראטע:
1. קאנצענטראציע פון רעאקטאנטן: פארגרעסערן די קאנצענטראציע פון רעאקטאנטן פארגרעסערט געווענליך די רעאקציע ראטע.
2. טעמפּעראַטור: העכערע טעמפּעראַטור פאַרגיכערט געוויינטלעך די רעאַקציע ראַטע.
3. אויבערפלאַך שטח: וואָס מער אויבערפלאַך שטח איז פאַראַן, אַלץ שנעלער די רעאַקציע קורס.
4. קאַטאַליסט: קאַטאַליסטן פאַרגיכערן די רעאַקציע־ראַטע אָן דורכצוגיין שטענדיקע ענדערונגען.
5. דרוק: פֿאַר רעאַקציעס וואָס אַנטהאַלטן גאַזן, פאַרגרעסערט דער דרוק געוויינטלעך די רעאַקציע קורס.
בייַשפּיל פֿראַגן און דיסקוסיע
בייַשפּיל קשיא 1
די רעאַקציע צווישן נאַטריום טיאָסולפֿאַט (Na2S2O3) און הידראָכלאָרישע זויער (HCl) איז ווי פאלגט:
\[ \text{Na}_2\text{S}_2\text{O}_3 + 2 \text{HCl} \rightarrow 2 \text{NaCl} + \text{S} + \text{SO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]
אין אַן עקספּערימענט, ענדערט זיך די קאָנצענטראַציע פֿון נאַטריום טיאָסולפֿאַט פֿון 0,10 M צו 0,05 M אין 30 סעקונדעס. רעכנט אויס די דורכשניטלעכע רעאַקציע־ראַטע!
דיסקוסיע
די דורכשניטלעכע רעאַקציע קורס קען מען קאַלקולירן מיט דער פאָרמולע:
רעאַקציע ראַטע = -\frac{\Delta \text{[Na}_2\text{S}_2\text{O}_3\text{]}}{\Deltat} \]
שטעל אריין די געגעבענע ווערטן אין דער פארמל:
[\דעלטאַ \טעקסט{[Na}_2\טעקסט{S}_2\טעקסט{O}_3\טעקסט{]} = 0,05 \טעקסט{M} – 0,10 \טעקסט{M} = -0,05 \טעקסט{M} \]
\[ \דעלטאַ ט = 30 \טעקסט{ ס} \]
אַזוי,
רעאַקציע ראַטע = -(-0,05 M}{30 s) = 0,05 M}{30 s = 0,00167 M/s
אַזוי, די דורכשניטלעך רעאַקציע קורס איז 0,00167 M/s.
בייַשפּיל קשיא 2
אין אַ רעאַקציע, ווערט די רעאַקציע־ראַטע געגעבן דורך דער ראַטע־גלייכונג:
\[ \text{קורס} = k [A]^m [B]^n \]
פֿון דעם עקספּערימענט זענען די פֿאָלגנדיקע דאַטן באַקומען געוואָרן:
| עקספּערימענט | [א] (מ) | [ב] (מ) | רעאַקציע ראַטע (מ/ס) |
|————–|————|——————-|
| 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 |
באַשטימט די רעאַקציע אָרדערס m און n און רעכנט אויס דעם ווערט פון דער ראַטע קאָנסטאַנט, k.
דיסקוסיע
באַשטימען די רעאַקציע סדר \(m \) און \(n \):
1. פֿון עקספּערימענטן 1 און 2:
\[ \frac{\text{ראַטע}_2}{\text{ראַטע}_1} = \frac{k[A]_2^m[B]_2^n}{k[A]_1^m[B]_1^n} \]
[\frac{8.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.20)^m (0.10)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 4 = (2)^m \]
אַלזאָ, \(m = 2 \).
2. פֿון עקספּערימענטן 1 און 3:
\[ \frac{\text{ראַטע}_3}{\text{ראַטע}_1} = \frac{k[A]_3^m[B]_3^n}{k[A]_1^m[B]_1^n} \]
[\frac{2.0 \times 10^{-3}}{2.0 \times 10^{-3}} = \frac{(0.10)^m (0.20)^n}{(0.10)^m (0.10)^n} \]
\[ 1 = (2)^n \]
אזוי, \(n = 0 \).
אַלזאָ, די רעאַקציע־אָרדענונג אין באַצוג צו A איז 2 און אין באַצוג צו B איז 0.
אויסרעכענען די ראטע קאנסטאנט ווערט \(k \):
ניצן דאַטן פֿון עקספּערימענט 1:
\[ \text{קורס} = k [A]^m [B]^n \]
\[ 2.0 \× 10^{-3} = k (0.10)^2 (0.10)^0 \]
\[ 2.0 \× 10^{-3} = k (0.01) \]
[k = \frac{2.0 \times 10^{-3}}{0.01} \]
\[k = 0.20 \]
אַזוי, די ראַטע קאָנסטאַנטע \(k \) איז 0.20 M^{-1} s^{-1}.
בייַשפּיל קשיא 3
א כעמישע רעאקציע גייט נאך דעם פאלגנדן מעכאניזם:
רעאַקציע 1: A רעכטער אַרראָו B (k_1 = 1.0, s^{-1)]
רעאַקציע 2: B (ק) (k² = 0.1, s^{-1)]
אויב אנהייב איז די קאנצענטראציע פון A 1 M און B איז 0, באשטימט די קאנצענטראציע פון A און B נאך 5 סעקונדעס.
דיסקוסיע
ניצנדיק דעם רעאַקציע ראַטע געזעץ, האָבן מיר:
רעאַקציע 1: א צו ב
\[ [A] = [A]_0 e^{-k_1 t} \]
\[ [A] = 1 \טעקסט{ M} \מאל e^{-1.0 \טעקסט{ s}^{-1} \מאל 5 \טעקסט{ s}} \]
\[ [A] = e^{-5} \text{ M} \]
רעאַקציע 2: B צו C
\[ \frac{d[B]}{dt} = k_1 [A] – k_2 [B] \]
\[ \frac{d[B]}{dt} = 1.0 \text{s}^{-1} \times [A] – 0.1 \text{s}^{-1} \times [B] \]
ניצנדיק אַן אַנאַליטישע אָדער נומערישע לייזונג פון דעם דיפערענציאַל גלייכונג (געוויינטלעך די איילער אָדער רונגע-קוטאַ מעטאָדע):
\[ [B] \אומגעפער 0.316 \טעקסט{ M} \]
אַלזאָ, נאָך 5 סעקונדעס, איז די קאָנצענטראַציע פֿון A בערך \( e^{-5} \text{ M} \) און די קאָנצענטראַציע פֿון B איז בערך 0.316 M.
קעסימפּולאַן
רעאַקציע ראַטע איז אַ וויכטיקע טעמע אין כעמיע, וואָס שפּיגלט אָפּ די ראַטע מיט וועלכער די קאָנצענטראַציעס פון רעאַקטאַנטן טוישן זיך צו פּראָדוקטן. אין די בייַשפּיל פּראָבלעמען אויבן, האָבן מיר דיסקוטירט ווי צו רעכענען די דורכשניטלעכע רעאַקציע ראַטע, באַשטימען די רעאַקציע סדר, און רעכענען די רעאַקציע ראַטע קאָנסטאַנט. פֿאַרשטיין די קאָנצעפּטן דערמעגלעכט אונדז צו צולייגן זיי אין אַ פאַרשיידנקייט פון פּראַקטישע סיטואַציעס, סיי אין לאַבאָראַטאָריע און סיי אין אינדוסטריעלע פּראָצעסן.
