Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè Ìjíròrò Ìrònú Ìjàpọ̀
Pendahuluan
Ìlànà ìkọlù jẹ́ èrò pàtàkì nínú kẹ́mísírì tó ṣàlàyé bí àti ìdí tí àwọn ìkọlù kẹ́mísírì fi ń ṣẹlẹ̀. Max Trautz àti William Lewis ló kọ́kọ́ dábàá rẹ̀ ní ìbẹ̀rẹ̀ ọ̀rúndún ogún. Gẹ́gẹ́ bí ẹ̀kọ́ yìí, àwọn ìkọlù kẹ́mísírì máa ń ṣẹlẹ̀ nígbà tí àwọn èròjà ìkọlù bá ara wọn jà pẹ̀lú agbára tó tó àti ní ìtọ́sọ́nà tó tọ́.
Àpilẹ̀kọ yìí yóò jíròrò ọ̀pọ̀lọpọ̀ àpẹẹrẹ ìṣòro tó ní í ṣe pẹ̀lú ẹ̀kọ́ ìkọlù àti àwọn ìdáhùn wọn láti fúnni ní òye tó jinlẹ̀ nípa èrò yìí. Nígbà tí àpilẹ̀kọ náà bá parí, àwọn òǹkàwé gbọ́dọ̀ ní òye nípa àwọn ọ̀nà ìpìlẹ̀ ẹ̀kọ́ ìkọlù àti bí a ṣe lè lò ó fún onírúurú ipò ìṣòro kemistri.
Ìlànà Ìkọlù Àkọ́kọ́
Ìlànà ìkọlù ni ó dámọ̀ràn pé àwọn kókó pàtàkì méjì ló máa pinnu bóyá ìkọlù yóò yọrí sí ìhùwàpadà kẹ́míkà:
1. Agbára Ìṣiṣẹ́ (Ea): Agbára tó kéré jùlọ tí a nílò fún ìkọlù láàárín àwọn mọ́líkúùlù oníṣe-ẹ̀dá láti ṣe àwọn ọjà.
2. Ìtọ́sọ́nà fún àwọn ohun tí ó wà nínú ara: Ipò tí àwọn ohun tí ó wà nínú ara ara wọn nígbà tí wọ́n bá dojúkọ ara wọn tún ṣe pàtàkì gan-an. Ìjàǹbá kan yóò yọrí sí ìhùwàpadà kan tí àwọn ohun tí ó wà nínú ara ara wọn bá wà ní ọ̀nà tí ó tọ́.
Àwọn Okùnfà Tó Ní Ìpalára Ìlànà Ìjamba
1. Ìfojúsùn: Bí ìfojúsùn àwọn ohun tí ń ṣe àtúnṣe ṣe pọ̀ tó, bẹ́ẹ̀ náà ni ó ṣe é ṣe kí àwọn ohun tí ń ṣe àtúnṣe náà máa dojúkọ ara wọn.
2. Iwọn otutu: Iwọn otutu ti o pọ si maa n mu agbara kinetic ti awọn molikula pọ si, eyiti o le ja si awọn ijamba diẹ sii ti o ni agbara ti o ju agbara imuṣiṣẹ lọ.
3. Olùmúlò: Iṣẹ́ olùmúlò ni láti dín agbára ìṣiṣẹ́ kù kí àwọn ìkọlù púpọ̀ lè yọrí sí rere.
Àpẹẹrẹ Àwọn Ìbéèrè àti Ìjíròrò
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 1: Àbájáde Ìfojúsùn
Ìbéèrè:
Tí ìṣọ̀kan molecule A nínú ìṣe `A + B -> C` bá di ìlọ́po méjì, báwo ni ìṣesí náà yóò ṣe yípadà gẹ́gẹ́ bí ìlànà ìkọlù?
Ìjíròrò:
Gẹ́gẹ́ bí ìlànà ìkọlù, ìwọ̀n ìkọlù da lórí bí ìkọlù láàárín àwọn èròjà A àti B ṣe ń lọ. Tí ìṣọ̀kan A bá di ìlọ́po méjì, iye ìkọlù láàárín àwọn èròjà A àti B yóò pọ̀ sí i. Ní gbogbogbòò, a lè sọ pé ìwọ̀n ìkọlù yóò pọ̀ sí i.
Sibẹsibẹ, ni ọpọlọpọ igba, awọn aati ni ilana ti o nira diẹ sii. Fun aati akọkọ ni ibatan si A, ilọpo meji ti ifọkansi A yoo fa ilọpo meji ti oṣuwọn aati:
\[ r = k[A][B] \rightarrow r' = k[2A][B] = 2r \]
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 2: Àbájáde Ìwọ̀n Oòrùn
Ìbéèrè:
Ìhùwàpadà kan ní agbára ìṣiṣẹ́ ti 50 kJ/mol. Tí a bá mú kí iwọ̀n otútù pọ̀ sí i láti 300 K sí 310 K, báwo ni ìwọ̀n ìhùwàpadà náà yóò ṣe yípadà gẹ́gẹ́ bí ìmọ̀ ìkọlù àti ìdíwọ̀n Arrhenius?
Ìjíròrò:
Àfikún ìwọ̀n otútù ń mú kí agbára ìṣiṣẹ́ àwọn molecule pọ̀ sí i, èyí sì ń mú kí àwọn molecule púpọ̀ ní agbára tó tóbi ju tàbí tó dọ́gba pẹ̀lú agbára ìṣiṣẹ́ lọ. Èyí ni a sábà máa ń ṣàpèjúwe nípasẹ̀ ìṣirò Arrhenius:
\[
k = Ae^{-\frac{Ea}{RT}}
\]
Dimana:
– \( k \) ni iye oṣuwọn ti iṣesiṣe naa
– \( A \) jẹ́ okùnfà onípele-ṣaaju
– \( Ea \) ni agbara imuṣiṣẹ
– \( R \) ni iduroṣinṣin gaasi (8.314 J/mol·K)
– \( T \) ni iwọn otutu ni Kelvin
A le lo logarithm adayeba ti idogba Arrhenius:
\[
\ln k = \ln A – \frac{Ea}{RT}
\]
Láti ṣírò ìyípadà nínú ìwọ̀n ìṣesí, a mú ìpíndọ́gba àwọn ìwọ̀n ìyípadà ní àwọn ìwọ̀n otútù méjì tó yàtọ̀ síra:
\[
\frac{k_2}{k_1} = \frac{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T2}}}{Ae^{-\frac{Ea}{R \cdot T1}}} = e^{\left(-\frac{Ea}{R}\left(\frac{1}{T2} – \frac{1}{T1}\right)\right)}
\]
Tẹ awọn iye ti a fun:
\[
k_1 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \igba 300}}
\]
\[
k_2 = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \igba 310}}
\]
Iṣiro iyipada:
\[
\frac{k_2}{k_1} = e^{\left(-\frac{50000}{8.314}\left(\frac{1}{310} – \frac{1}{300}\right)\right)}
\]
\[
= e^{\left(-6012.9 \times (-0.00010753)\right)}
\]
\[
= e^{0.646}
\]
\[
\ntobi 1.91
\]
Nítorí náà, gbígbé iwọn otutu lati 300 K si 310 K fẹrẹẹ ilọpo meji oṣuwọn iṣiṣẹ, nipa to 91%.
Àpẹẹrẹ Ìbéèrè 3: Àbájáde Àwọn Olùrànlọ́wọ́
Ìbéèrè:
Nínú ìṣesí kan, àfikún ohun tí ó ń mú kí ìṣesí náà yára nípa dídín agbára ìṣesí náà kù láti 75 kJ/mol sí 50 kJ/mol ní 298 K. Ṣírò ìpíndọ́gba àwọn ìwọ̀n ìṣesí pẹ̀lú àti láìsí ohun tí ó ń mú kí ìṣesí náà ṣiṣẹ́.
Ìjíròrò:
Lo idogba Arrhenius lati ṣe iṣiro awọn iduroṣinṣin oṣuwọn meji:
\[
k_{uncat} = Ae^{-\frac{75000}{8.314 \igba 298}}
\]
\[
k_{cat} = Ae^{-\frac{50000}{8.314 \igba 298}}
\]
Lẹ́yìn náà, ìpíndọ́gba láàárín àwọn ìwọ̀n ìṣesí méjì yìí ni:
\[
\frac{k_{cat}}{k_{uncat}} = \frac{e^{-\frac{50000}{8.314 \igba 298}}}{e^{-\frac{75000}{8.314 \igba 298}}}
\]
\[
= e^{\left(\frac{75000 – 50000}{8.314 \times 298}\right)}
\]
\[
= e^{10.075}
\]
\[
\ntobi 23685
\]
Ìpíndọ́gba yìí fihàn pé pẹ̀lú àfikún ohun tí ó ń mú kí ara ṣiṣẹ́, ìwọ̀n ìṣesí lè pọ̀ sí i ní ẹgbẹẹgbẹ̀rún ìgbà, èyí tí ó ṣe pàtàkì gan-an.
Ipari
Nípasẹ̀ àwọn àpẹẹrẹ tí a mẹ́nu kàn lókè yìí, a lè ní òye tó jinlẹ̀ nípa bí ẹ̀kọ́ ìkọlù ṣe ṣàlàyé ipa ìfojúsùn, ìwọ̀n otútù, àti àwọn ohun tí ń mú kí nǹkan ṣiṣẹ́ lórí ìwọ̀n ìkọlù kẹ́míkà. Olúkúlùkù àwọn ohun wọ̀nyí ní ipa pàtàkì lórí ìgbàkúgbà àti agbára ìkọlù, èyí tí ó ní ipa lórí bí ìkọlù kẹ́míkà ṣe yára tó. Nípa lílo ẹ̀kọ́ ìkọlù, a lè ṣe àwọn àyẹ̀wò tó gbéṣẹ́ àti àwọn ìlànà iṣẹ́ kẹ́míkà.
