וואָס איז אַ קינעטיש כעמישע רעאַקציע?
אין אונדזער טעגלעך לעבן, זעען מיר אָפט ענדערונגען וואָס שיינען פּשוט אָבער אין פאַקט אַרייַננעמען קאָמפּליצירטע כעמישע פּראָצעסן. ראָסטנדיק אייַזן, פאַרפוילטע פרוכט, פאַרדאָרבן מילך, און אפילו די פארברענונג פון ברענשטאָף אין אַ פאָרמיטל מאָטאָר זענען אַלע בייַשפּילן פון כעמישע רעאַקציעס. אָבער, איין וויכטיקע קשיא קומט אָפט אויף: פארוואס פּאַסירן עטלעכע רעאַקציעס זייער שנעל, בשעת אנדערע זענען פּאַמעלעך? די ענטפער צו דעם קשיא ווערט שטודירט אין כעמישע קינעטיק, אַ צווייַג פון כעמיע וואָס שטודירט רעאַקציע ראַטעס און די פאַקטאָרן וואָס השפּעה האָבן אויף זיי. דער אַרטיקל וועט דיסקוטירן וואָס קינעטישע כעמישע רעאַקציעס זענען, זייערע גרונט קאָנצעפּטן, די פאַקטאָרן וואָס שפּילן אַ ראָלע, און זייערע אַפּליקאַציעס אין לעבן.
פֿאַרשטיין קינעטיש כעמישע רעאַקציעס
דער טערמין "קינעטישע כעמישע רעאַקציע" באַציט זיך צו דער שטודיע פון כעמישע רעאַקציעס אין טערמינען פון זייער גיכקייט (רעאַקציע קורס). מיט אַנדערע ווערטער, קינעטישע כעמישע רעאַקציעס זענען נישט אַ באַזונדער טיפּ רעאַקציע, נאָר אַ פּערספּעקטיוו אויף שטודירן רעאַקציעס. כעמישע קינעטיק פּרוּווט צו ענטפֿערן פֿראַגעס ווי:
– ווי שנעל פאסירט די רעאקציע?
– וואָס באַשטימט די שנעלקייט פון אַ רעאַקציע?
– ווי אזוי פאסירט דער רעאקציע מעכאניזם?
– ווי אזוי קאנטראלירן די רעאקציע כדי זי זאל ווערן שנעלער אדער שטייטער?
אין די כעמישע און פארמאצעווטישע אינדוסטריעס, איז פארשטיין קינעטיק עסענציעל פארן דיזיינען פראצעסן וואס זענען עפעקטיוו, זיכער, און פראדוצירן קאנסיסטענטע פראדוקטן.
רעאַקציע ראַטע: אַ שליסל באַגריף פון קינעטיק
די רעאַקציע ראַטע ווערט דעפינירט ווי די ענדערונג אין קאָנצענטראַציע פון אַ רעאַקטאַנט אָדער פּראָדוקט פּער צייט־איינהייט. בכלל, קען מען אויסדריקן די רעאַקציע ראַטע ווי:
– פֿאַרקלענערונג אין רעאַקטאַנט קאָנצענטראַציע איבער צייט
– פארגרעסערטע פּראָדוקט קאָנצענטראַציע איבער צייט
למשל, אין א פשוטער רעאקציע:
א → ב
די רעאַקציע ראַטע קען מען זען פֿון דער פֿאַרקלענערונג אין A אָדער פֿאַרגרעסערונג אין B. אויב A פֿאַרקלענערט זיך שנעל, מיינט עס אַז די רעאַקציע ראַטע איז הויך.
רעאַקציע ראַטעס קענען געמאָסטן ווערן אין פֿאַרשידענע וועגן, דיפּענדינג אויף די טיפּ פון רעאַקציע. למשל:
– מעסטן דעם באַנד פון גאַז וואָס ווערט געשאַפן (אויב די רעאַקציע פּראָדוצירט גאַז)
– באַאָבאַכטן קאָליר ענדערונגען (אינדיקאַטאָר רעאַקציע)
– מעסטן pH ענדערונגען
– מעסטן די מאַסע פון אַ סובסטאַנץ וואָס פאַרקלענערט זיך/וואַקסט
– ניצן ספּעציעלע מכשירים ווי אַ ספּעקטראָפאָטאָמעטער
קאָליזיע טעאָריע: פארוואס פּאַסירן רעאַקציעס?
איינע פון די גרונטלעכע טעאָריעס אין קינעטיק איז די קאָליזיע טעאָריע. די טעאָריע זאָגט אַז כעמישע רעאַקציעס פּאַסירן ווײַל רעאַקטאַנט פּאַרטיקלען קאָלידירן מיט יעדער אַנדערער. אָבער, נישט אַלע קאָליזיעס רעזולטירן אין אַ רעאַקציע. כּדי אַ רעאַקציע זאָל פּאַסירן, מוז די קאָליזיע מקיים זײַן צוויי באַדינגונגען:
1. עפעקטיווע קאליזיע: טיילכלעך מוזן קאלידירן מיט דער ריכטיגער אריענטאציע.
2. גענוג קאליזיע ענערגיע: די קאליזיע ענערגיע מוז איבערשטייגן די אקטיוואציע ענערגיע.
אַקטיוואַציע ענערגיע איז די מינימום ענערגיע וואָס איז נויטיק כּדי אַ רעאַקציע זאָל פּאַסירן. אויב די רעאַקטאַנט פּאַרטיקלען האָבן נישט גענוג ענערגיע, וועלן זיי פשוט צוזאַמענשטויסן און צוריקשפּרינגען אָן קיין רעאַקציע.
פאַקטאָרן וואָס האָבן אַן השפּעה אויף רעאַקציע ראַטע
כעמישע קינעטיק אויספארשט די פאקטארן וואס קענען פארשנעלערן אדער פארלאנגזאמען רעאקציעס. די הויפט פאקטארן זענען:
1. קאָנצענטראַציע פון רעאַקטאַנץ
וואָס העכער די קאָנצענטראַציע פון רעאַקטאַנטן, אַלץ מער פּאַרטיקלען זענען פאַראַן פֿאַר קאָליזיע. דער רעזולטאַט איז אַז די אָפטקייט פון קאָליזיעס וואַקסט און די רעאַקציע ראַטע וואַקסט געוויינטלעך.
א פשוט ביישפּיל: די רעאַקציע צווישן אַ זויער און אַ מעטאַל וועט זיין שנעלער אין אַ מער קאָנצענטרירטער זויער לייזונג ווי אין אַ פארדיןטער.
2. טעמפּעראַטור
העכערן די טעמפּעראַטור פאַראורזאַכט אַז פּאַרטיקלען זאָלן זיך באַוועגן שנעלער, וואָס פאַרגרעסערט זייער קינעטישע ענערגיע. דאָס פאַרגרעסערט די וואַרשיינלעכקייט אַז פּאַרטיקלען וועלן האָבן ענערגיע וואָס איז העכער ווי די אַקטיוואַציע ענערגיע. דער רעזולטאַט איז מער עפעקטיווע קאָליזיעס און די רעאַקציע ראַטע פאַרגרעסערט זיך.
דאָס איז די סיבה פאַרוואָס עסן ווערט שנעלער שלעכט ביי צימער טעמפּעראַטור ווי אין פרידזשידער.
3. ייבערפלאַך שטח
פֿאַר רעאַקציעס וואָס אַנטהאַלטן פֿעסטע שטאָפֿן, איז די ייבערפֿלאַך קריטיש וויכטיק. ווי פֿײַנער דער פֿעסטער מאַטעריאַל (למשל, אַ פּודער), אַלץ גרעסער זײַן ייבערפֿלאַך, וואָס דערמעגלעכט גרעסערן קאָנטאַקט מיט אַנדערע רעאַקטאַנטן.
למשל: זעגעמעל איז מער ברענענדיק ווי האָלץ בלאָקס ווײַל זײַן ייבערפלאַך איז פיל גרעסער.
4. קאַטאַליסט
א קאַטאַליסט איז אַ סובסטאַנץ וואָס באַשנעלערט אַ רעאַקציע אָן ווערן קאָנסומירט דורך דער רעאַקציע אַליין. קאַטאַליסטן אַרבעטן דורך צושטעלן אַן אַלטערנאַטיוון רעאַקציע וועג מיט אַ נידעריקער אַקטיוואַציע ענערגיע. מיט אַ נידעריקער אַקטיוואַציע ענערגיע, קענען מער פּאַרטיקלען רעאַגירן אונטער די זעלבע באדינגונגען.
ביישפילן פון קאַטאַליזאַטאָרן אין לעבן:
– ענזימען אין דעם קערפער וואָס באַשנעלערן מעטאַבאַלישע רעאַקציעס
– קאַטאַליסט אין אויטאָ אויספּוסט (קאַטאַליטישער קאָנווערטער) וואָס העלפֿט טוישן טאַקסישע גאַזן אין זיכערערע גאַזן
– קאַטאַליסט אין דער אַמאָניאַק פאַבריקאַציע אינדוסטריע (האַבער פּראָצעס)
5. דרוק (פֿאַר גאַז רעאַקציעס)
אין רעאַקציעס וואָס אַנטהאַלטן גאַזן, האָט דרוק אַן עפֿעקט ענלעך צו קאָנצענטראַציע. פֿאַרגרעסערן דעם דרוק קאָמפּרעסירט דעם גאַז, וואָס פֿאַראורזאַכט אַז גאַז-טיילכלעך זאָלן זיך צוזאַמענשטויסן אָפֿטער. דאָס פֿאַרגרעסערט די רעאַקציע-ראַטע.
6. אייגנשאפטן פון סובסטאנצן און רעאקציע מעדיומס
יעדע סובסטאנץ האט אנדערע כעמישע פארבינדונג אייגנשאפטן. עטלעכע רעאקציעס זענען נאטירלעך שנעל (למשל, יאנישע רעאקציעס אין לייזונג), בשעת אנדערע זענען לאנגזאם ווייל זיי פארלאנגען דאס צעברעכן פון שטארקע קאוואלענטע פארבינדונגען. דערצו, דער טיפ פון לייזונג אדער רעאקציע מעדיום ווירקט אויך אויף די סטאביליטעט פון די רעאקטאנטן און פראדוקטן.
ראַטע געזעץ און רעאַקציע סדר
אין קינעטיק, ווערט די רעאַקציע־ראַטע אָפט פאָרמולירט אין דער פֿאָרעם פֿון אַ ראַטע־געזעץ, למשל:
v = k[A]^m[B]^n
דאָ:
– v = רעאַקציע ראַטע
– k = ראַטע קאָנסטאַנט (טעמפּעראַטור אָפענגיק)
– [A], [B] = קאָנצענטראַציע פון רעאַקטאַנטן
– m, n = רעאַקציע סדר פֿאַר יעדן רעאַקטאַנט
די סומע פון m + n ווערט גערופן די אַלגעמיינע רעאַקציע סדר. די רעאַקציע סדר איז נישט שטענדיק די זעלבע ווי די רעאַקציע קאָעפֿיציענטן אין דער כעמישער גלייכונג, ווייל די רעאַקציע סדר ווערט באַשטימט עקספּערימענטאַל.
דער באַגריף פון רעאַקציע סדר איז וויכטיק ווײַל עס העלפֿט אונדז פֿאָרויסזאָגן ווי ענדערונגען אין קאָנצענטראַציע ווירקן אויף רעאַקציע ראַטעס.
רעאַקציע מעקאַניזם און ראַטע-באַשטימענדיקער שריט
געוויסע רעאַקציעס פּאַסירן נישט אין איין פּשוטן שריט, נאָר דורך עטלעכע שטאַפּלען גערופן רעאַקציע מעכאַניזמען. אין די מעכאַניזמען איז דאָ אַ לאַנגזאַמער שריט, גערופן דער ראַטע-באַשטימענדיקער שריט. דער שריט "רעגולירט" ווי שנעל די גאַנצע רעאַקציע גייט פאָר.
דורך פֿאַרשטיין דעם מעכאַניזם, קענען וויסנשאַפֿטלער דיזיינען קאַטאַליסטן אָדער רעאַקציע באַדינגונגען וואָס באַשנעלערן דעם לאַנגזאַםסטן שטאַפּל.
אַפּליקאַציע פון כעמישע קינעטיק אין לעבן
כעמישע קינעטיק איז נישט נאָר אַ טעאָריע, נאָר איז זייער באַטייַטיק אין פילע פעלדער:
1. עסן אינדוסטריע: רעגולירן סטאָרידזש טעמפּעראַטור צו פאַרלאַנגזאַמען די פאַרדאָרבן רעאַקציע.
2. אַפּטייק: באַשטימען דעם עקספּיראַציע דאַטע פון מעדיקאַמענטן באזירט אויף די קורס פון דעגראַדאַציע פון אַקטיוו קאַמפּאַונדז.
3. סביבה: פארשטיין די רעאקציע ראטע פון פארפּעסטיקונג אין לופט אדער וואסער, אריינגערעכנט די פאָרמירונג פון סמאָג.
4. ענערגיע אינדוסטריע: אָפּטימיזירן פארברענונג צו זיין עפעקטיוו און רעדוצירן ימישאַנז.
5. ביאלאגיע און מעדיצין: ענזימען און מעטאבאלישע וועגן ווערן שטודירט ניצנדיק קינעטישע פרינציפן.
קעסימפּולאַן
כעמישע קינעטיק איז א מעטאד פון שטודירן כעמישע רעאקציעס אין טערמינען פון זייער ראטע, מעכאניזם, און די פאקטארן וואס באאיינפלוסן זייער שנעלקייט. שליסל קאנצעפטן אין קינעטיק שליסן איין רעאקציע ראטע, קאליזיע טעאריע, אקטיוואציע ענערגיע, ראטע געזעצן, רעאקציע סדר, און די ראלע פון קאטאליזאטארן. פארשטיין קינעטיק איז קריטיש פאר קאנטראלירן רעאקציעס, צי אויף א לאבאראטאריע מאסשטאב, אין אינדוסטריע, אדער אין ביאלאגישע פראצעסן אינעם קערפער. מיט אנדערע ווערטער, כעמישע קינעטיק העלפט אונז פארשטיין נישט נאר "וואס פאסירט" אין א רעאקציע, נאר אויך "ווי שנעל און פארוואס עס פאסירט".
אויב איר ווילט, קען איך אויך מאַכן אַ ווערסיע פֿון דעם אַרטיקל אין אַ מער וויסנשאַפֿטלעכן סטיל (מיט פֿאָרמולעס און רעכענונג־ביישפילן) אָדער אַ פּשוטערע ווערסיע פֿאַר מיטל־/הויכשול־סטודענטן.
