Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Ìjíròrò Kẹ́míkà Kíníkíìkì
Ìlànà kẹ́míkà jẹ́ ẹ̀ka kẹ́míkà kan tí ó ń ṣe àyẹ̀wò ìwọ̀n àwọn ìyípadà kẹ́míkà àti àwọn ohun tí ó ń nípa lórí wọn. Òye pípéye nípa ìyípadà kẹ́míkà ṣe pàtàkì fún àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì àti àwọn onímọ̀ ẹ̀rọ kẹ́míkà láti ṣe àgbékalẹ̀ àwọn ìlànà iṣẹ́-ajé tí ó munadoko àti láti lóye onírúurú ìyípadà kẹ́míkà tí ó ń ṣẹlẹ̀ nínú àwọn ohun alààyè. Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìṣòro tí ó níí ṣe pẹ̀lú ìyípadà kẹ́míkà àti àwọn ìdáhùn wọn láti fúnni ní òye jíjinlẹ̀ nípa kókó yìí.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Ìpinnu Àṣẹ Ìdáhùn
Ìbéèrè:
Iṣesi kan ni idogba oṣuwọn gbogbogbo atẹle yii:
\[ R = k[A]^m[B]^n \]
Mo ṣe é:
– \( R \) ni oṣuwọn iṣesiṣe,
– \( k \) ni iye oṣuwọn ti o duro,
– \([A] \) àti \([B]\) ni ìwọ̀n àwọn ohun tí ń fa àbájáde A àti B,
– \( m \) àti \( n \) ni àwọn ìlànà ìṣesí nípa A àti B.
A mọ pe a ṣe idanwo naa pẹlu awọn iyatọ ifọkansi wọnyi:
| Ìdánwò | \([A]\) (mol/L) | \([B]\) (mol/L) | Ìwọ̀n ìhùwàpadà (mol/(Ls)) |
|————–|———————-|————————–|—————————|
| 1 | 0,10 | 0,20 | 0,030 |
| 2 | 0,10 | 0,40 | 0,060 |
| 3 | 0,20 | 0,20 | 0,120 |
Pinnu ìtòlẹ́sẹẹsẹ ìṣesí pẹ̀lú A àti B àti iye ti ìdúró oṣuwọn \( k \).
Ìjíròrò:
Láti mọ ìtòlẹ́sẹẹsẹ ìṣesí ní ìbámu pẹ̀lú A àti B, a gbọ́dọ̀ fi ìwọ̀n ìṣesí wéra pẹ̀lú àwọn ìyàtọ̀ ìfojúsùn tó yàtọ̀ síra.
Àkọ́kọ́, a ń pinnu ìtòlẹ́sẹẹsẹ ìṣesí ní ìbámu pẹ̀lú B nípa fífi àwọn ìdánwò 1 àti 2 wéra:
\[ \frac{\text{R2}}{\text{R1}} = \frac{k[A]^m [B_2]^n}{k[A]^m [B_1]^n} \]
\[ \frac{0,060}{0,030} = \frac{[0,10]^m [0,40]^n}{[0,10]^m [0,20]^n} \]
\[ 2 = \left(\frac{0,40}{0,20}\ọtun)^n \]
\[ 2 = 2^n \]
\[ n = 1 \]
Ìlànà ìṣesí ní ìbámu pẹ̀lú B ni 1.
Lẹ́yìn náà, a pinnu ìtòlẹ́sẹẹsẹ ìṣesí ní ìbámu pẹ̀lú A nípa fífi àwọn ìdánwò 1 àti 3 wéra:
\[ \frac{\text{R3}}{\text{R1}} = \frac{k[A_3]^m [B]^n}{k[A_1]^m [B]^n} \]
\[ \frac{0,120}{0,030} = \frac{[0,20]^m [0,20]^n}{[0,10]^m [0,20]^n} \]
\[ 4 = \left(\frac{0,20}{0,10}\ọtun)^m \]
\[ 4 = 2^m \]
\[ m = 2 \]
Ìlànà ìṣesí ní ìbámu pẹ̀lú A jẹ́ 2.
Nítorí náà, idogba oṣuwọn iṣeṣe ni:
\[ R = k[A]^2[B] \]
Nísinsìnyí a rí iye ti iye àìyípadà oṣuwọn \( k \). Lo dátà láti inú ìdánwò 1:
\[ 0,030 = k[0,10]^2[0,20] \]
\[ 0,030 = k \igba 0,01 \ìgbà 0,20 \]
\[ 0,030 = k \igba 0,002 \]
\[ k = \frac{0,030}{0,002} \]
\[ k = 15 \ \ọ̀rọ̀{L}^2/(\ọ̀rọ̀{mol}^2 \cdot \ọ̀rọ̀{s}) \]
Nítorí náà, ìwọ̀n àìyípadà \( k \) jẹ́ 15 L²/(mol²·s).
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Ìdajì Ìgbésí Ayé Ìdáhùn Àṣẹ Kejì
Ìbéèrè:
Fún ìhùwàpadà àṣẹ kejì pẹ̀lú ìṣètò ìwọ̀n:
\[ R = k[A]^2 \]
Ìwọ̀n ìyípadà (\( k \)) ti ìṣesí náà jẹ́ 0,5 L/(mol·s). Tí ìfojúsùn àkọ́kọ́ ti ìṣesí náà \( [A]_0 \) bá jẹ́ 1 mol/L, wá ìdajì ìgbésí ayé ìṣesí náà.
Ìjíròrò:
Fún àwọn ìṣesí ìpele kejì, a lè ṣírò ìdajì-ìgbésí ayé (\( t_{1/2} \)) nípa lílo ìṣirò:
\[ t_{1/2} = \frac{1}{k[A]_0} \]
Rọpo awọn iye ti a mọ:
\[ t_{1/2} = \frac{1}{0,5 \igba 1} \]
\[ t_{1/2} = \frac{1}{0,5} \]
\[ t_{1/2} = 2 \ \text{s} \]
Nítorí náà, ìdajì ìgbésí ayé ìṣesí ìpele kejì pẹ̀lú ìwọ̀n ìyípadà ti 0,5 L/(mol·s) àti ìfojúsùn ìyípadà àkọ́kọ́ ti 1 mol/L jẹ́ ìṣẹ́jú-àáyá 2.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 3: Agbára Ìṣiṣẹ́ nípasẹ̀ Ìgbékalẹ̀ Arrhenius
Ìbéèrè:
Iṣesi kan ni awọn iyipada oṣuwọn oriṣiriṣi meji ni awọn iwọn otutu oriṣiriṣi meji:
– Ní 300 K, ìwọ̀n ìyípadà (\( k_1 \)) jẹ́ 0,2 L/(mol·s)
– Ní 350 K, ìwọ̀n ìyípadà (\( k_2 \)) jẹ́ 0,4 L/(mol·s)
Pinnu agbara imuṣiṣẹ (\( E_a \)) ti iṣedaṣe nipa lilo idogba Arrhenius:
\[ k = A e^{-E_a/(RT)} \]
Ìjíròrò:
A le kọ idogba Arrhenius ni fọọmu logarithmic bi atẹle:
\[ \ln k = \ln A – \frac{E_a}{RT} \]
A le lo data oniyipada oṣuwọn meji ni awọn iwọn otutu oriṣiriṣi meji lati pinnu \(E_a \):
Ẹ jẹ́ kí a kọ àwọn ìdọ́gba méjì fún àwọn ipò méjì yìí:
\[ \ln k_1 = \ln A – \frac{E_a}{R \cdot T_1} \]
\[ \ln k_2 = \ln A – \frac{E_a}{R \cdot T_2} \]
Nípa yíyọ àwọn ìdọ́gba méjì wọ̀nyí kúrò:
\[ \ln k_2 – \ln k_1 = \left(\ln A – \frac{E_a}{R \cdot T_2}\right) – \left(\ln A – \frac{E_a}{R \cdot T_1}\right) \]
\[ \ln \left(\frac{k_2}{k_1}\right) = -\frac{E_a}{R} \left(\frac{1}{T_2} – \frac{1}{T_1}\right) \]
Rọpo awọn iye ti \( k_1 \), \( k_2 \), \( T_1 \), ati \( T_2 \):
\[ \ln \left(\frac{0,4}{0,2}\right) = -\frac{E_a}{8,314} \left(\frac{1}{350} – \frac{1}{300}\right) \]
\[ \ln (2) = -\frac{E_a}{8,314} \left(\frac{1}{350} – \frac{1}{300}\ọtun) \]
\[ 0,693 = -\frac{E_a}{8,314} \left(\frac{300 – 350}{350 \cdot 300}\ọtun) \]
\[ 0,693 = -\frac{E_a}{8,314} \left(\frac{-50}{105000}\ọtun) \]
\[ 0,693 = \frac{E_a}{8,314} \left(\frac{1}{2100}\ọtun) \]
\[ 0,693 = \ frac {E_a}{17462850/2100} \]
\[ 0,693 = \ frac {E_a}{8314} \]
\[ E_a = 0,693 \igba 8314 \]
\[ E_a = 5761,842 \ \text{J/mol} \]
Nítorí náà, agbára ìṣiṣẹ́ (\( E_a \)) fún ìṣesí náà jẹ́ nípa 5761,842 J/mol tàbí nípa 5,76 kJ/mol.
-
Ìmọ̀ nípa ìṣiṣẹ́ kẹ́míkà àti òye nípa ìjíròrò àwọn ìṣòro bí ìwọ̀nyí ṣe pàtàkì ní onírúurú ẹ̀ka, pàápàá jùlọ ilé iṣẹ́ kẹ́míkà àti ìwádìí sáyẹ́ǹsì. Àpẹẹrẹ ìṣòro tí ó wà lókè yìí fúnni ní òye nípa àwọn ọ̀nà láti pinnu ìṣètò ìṣiṣẹ́, ìdajì-ìgbésí ayé, àti agbára ìṣiṣẹ́, èyí tí ó ṣe pàtàkì fún ìdàgbàsókè ìmọ̀-ẹ̀rọ àti òye jíjinlẹ̀ nípa àwọn ọ̀nà ìṣiṣẹ́ kẹ́míkà.
