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Bestimmung der Rate Gesetze und die Reihenfolge der Reaktion
 

Bestimmung der Rate Gesetze und die Reihenfolge der Reaktion

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Alle chemische Reaktionen haben eine spezifische Rate, die festlegt, wie schnell der Reaktanden in Produkte umzusetzen.

Chemische Reaktionen sind durch zwei Faktoren bestimmt: Kinetik und Thermodynamik. Thermodynamische Faktoren entfallen, unabhängig davon, ob eine Reaktion erfolgt, und wenn es aufnimmt oder abgibt Energie während des Prozesses.

Kinetik bezieht sich auf die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion, und wie schnell das System Gleichgewicht erreicht. Die Kinetik der Reaktion beschreibt die kinetischen Rate Gesetz bestimmt den Preis basiert auf einer Reaktionsratenkonstante, die Konzentration der Komponenten und die Reihenfolge der Reaktion.

Dieses Video führt mit der Rate Gesetz Gleichung Reaktionskinetik und demonstriert, wie bestimmt sich der Preis Recht für eine bestimmte Reaktion im Labor.

Für eine allgemeine Reaktion die Reaktionsgeschwindigkeit entspricht die Geschwindigkeitskonstante Zeiten die Konzentrationen der Edukte, jeweils auf eine Reaktionsordnung angehoben. Die Rate Konstante, k, für eine Reaktion bei einer gegebenen Temperatur festgelegt ist.

Die Reaktion Aufträge sind unabhängig von der stöchiometrischen Koeffizienten. Stattdessen sind abhängig von den Reaktionsmechanismus, und veranschaulichen, wie die Rate, mit der Konzentration der Reaktanden zusammenhängt. Beispielsweise wenn die Geschwindigkeit der Reaktion unverändert ist wenn die Konzentration von "A" verdoppelt, dann die Reaktion hängt nicht von Konzentration und die Reihenfolge ist null.

Wenn die Rate verdoppelt sich, wenn die Konzentration der Reaktionspartner "A" verdoppelt, ist die Reaktion erster Ordnung in Bezug auf "A"("." Das gleiche Verhalten gilt für Reaktionspartner "B". Der Gesamtauftrag einer Reaktion ist die Summe der individuellen Reaktion Aufträge für jedes Edukt.

Während einer Reaktion ändert sich die Konzentration der Reaktanden mit der Zeit. Beachten Sie, dass die grundlegende Gleichung Rate nicht die Zeit als Variable beinhaltet, und kann nur Geschwindigkeit und Konzentration zu einem bestimmten Zeitpunkt beziehen. Die Rate ändert sich jedoch im weiteren Verlauf die Reaktion und als Edukte verbraucht sind. Mit einem Differential Rate Gesetz kann die Änderung in der Konzentration auf Zeit beziehen.

Das Tarif-Gesetz für eine Reaktion muss experimentell bestimmt werden wo eine chemische Reaktion bei konstanter sorgfältig gesteuert wird gemessen Temperatur und der Konzentration der Reaktanden oder Produkte in bestimmten Zeitabständen. Da Konzentrationsmessungen zu diskreten Zeitpunkten vorgenommen werden, ist das Differential Rate recht schwierig zu experimentellen Daten korrelieren.

Integration der Differential-Rate Gesetz resultiert eine einfachere Gleichung, die integrierte Rate Gesetz genannt. Das integrierte Rate Gesetz vergleicht die Konzentrationen der Reaktanten zu Beginn der Reaktion und zu einem bestimmten Zeitpunkt.

Die integrierte Rate Gesetz Gleichung variiert abhängig von der Reihenfolge der Reaktion. Diese Gleichungen können die lineare Form y = Mx + b. So ein Grundstück von Konzentration Vs Zeit ergibt einer linearen Handlung für eine Null Auftrag Gleichung, ein Grundstück von den natürlichen Logarithmus der Konzentration Vs Zeit ergibt einer linearen Handlung für eine erste Bestellung Gleichung, und So weiter. Durch den Einbau von experimenteller Daten zu diesen Gleichungen, kann die Reihenfolge der Reaktion leicht ermittelt werden. Die Rate Konstante, k, dann ermittelt werden mit der Steigung der geraden. Zu guter Letzt variieren die Einheiten der k abhängig von der Reihenfolge der Reaktion. Für eine Reaktion Null Ordnung der Einheiten sind Maulwürfe pro Liter pro Sekunde, für eine erste Reaktion der Ordnung, die Einheiten sind inverse Sekunden und für eine zweite Bestellung-Reaktion sind die Einheiten Liter pro Mol pro Sekunde.

Jetzt, da die Grundlagen der kinetischen Rate Gesetze erläutert haben, werfen wir einen Blick an, wie man experimentell bestimmen die Rate Gesetz für die Zersetzung von Wasserstoffperoxid zu Wasser und Sauerstoff.

In diesem Experiment wird die katalytische Zersetzung von Wasserstoffperoxid über einem Platinkatalysator untersucht.

Zuerst bereiten Sie 5 Verdünnungen von Wasserstoffperoxid, wie in der Tabelle dargestellt. In diesem Fall verwendet Konzentrationen reichen von 0.882 – 0,176 M, ein 3 % oder 0,882 M-Stammlösung. Lassen Sie die Lösung auf Raumtemperatur equilibrate.

Als nächstes bereiten Sie den Reaktionsbehälter mit einem Reagenzglas. Zuerst bestimmen Sie die Lautstärke von einem großen Reagenzglas nach oben mit Wasser zu füllen. Fügen Sie dann 1-Loch Gummistopfen, bis es eng ist und Wasser aus dem Loch nach oben schiebt.

Entfernen Sie den Stopfen, und gießen Sie das Wasser in einen Messzylinder, das genaue Volumen zu messen. Dies ist das Volumen von den Reaktionsbehälter.

Dann gießen Sie 50 mL die erste Wasserstoff-Peroxid-Lösung in das Reagenzglas und legen Sie dann den Schlauch in die 25 ° C-Wasserbad. Sobald equilibriert, fügen Sie eine Platin beschichtete Reaktion Disk hinzu und versiegeln Sie das System mit einem Stopfen mit einem Gas-Druck-Sensor verbunden.

Da eines der Produkte Sauerstoffgas ist, wird der Anstieg des Drucks im System verwendet, um die Erhöhung der Sauerstoff messen. Einrichten des Drucksensors, Daten an 2 Punkten pro s zu erwerben, dann führen Sie das Experiment für 120 S. Bläschen sichtbar sein soll, wie das Wasserstoffperoxid zu Sauerstoff und Wasser zersetzt.

Wenn die Reaktionszeit vorbei ist, den Druck ablassen und entsorgen der Peroxid-Lösung. Spülen Sie das Rohr, dann füllen Sie das Rohr mit der nächsten Wasserstoffperoxid-Lösung. Wiederholen Sie die Gas-Druck-Messung für alle Lösungen.

Darstellen Sie den Druck im Vergleich zu Zeitdaten für jede Lösung. Der Druck der weiterentwickelten Sauerstoff ist direkt proportional zu den Molen Sauerstoff gebildet nach dem idealen Gas-Gesetz. Im Anschluss an die chemische Reaktion können die Maulwürfe von Sauerstoff gebildet verwendet werden, um die Maulwürfe zersetzt Wasserstoffperoxid zu berechnen. Zunächst davon ausgehen Sie, dass die Konzentration von Wasserstoffperoxid während der kurzen Dauer des Experiments nicht wesentlich ändern. Daher stellt die gezeichneten Daten nur die erste Region des Experiments Kinetik.

Bestimmen Sie die Steigung der jeden Datensatz mit einer linearen Regression. Die Steigung ist gleich der anfänglichen Reaktionsgeschwindigkeit in Einheiten des Drucks der Sauerstoff pro Sekunde.

Als nächstes Grundstück von dem natürlichen Logarithmus der erste Reaktion Rate Vs natürlichen Logarithmus von Peroxid Ausgangskonzentration. Die Steigung ist gleich die Reaktionsordnung m, und ist ungefähr gleich eins. Daher ist die Reaktion erster Ordnung.

Die Rate für jeden Versuch ist in Einheiten von Druck in Torr, pro Sekunde. Um festzustellen, die Rate konstant, zuerst konvertieren Sie die Rate auf Einheiten von Atmosphären pro Sekunde. Weil die Luftblasen in der wässrigen Lösung entwickelt, Subtrahieren der Dampfdruck des Wassers aus der Systemdruck für jeden Versuch. Der neue Tarif reflektiert dann nur den Druck aufgrund der Sauerstoffentwicklung.

Wenden Sie das ideale Gasgesetz um die Rate von Atmosphären schlechthin in Mol pro s für jeden Versuch zu konvertieren. Zwei Mal die Maulwürfe von Sauerstoff produziert entsprechen die Maulwürfe von Wasserstoffperoxid zerlegt, nach der chemischen Reaktion Stöchiometrie. Verwenden Sie dann das Reaktionsvolumen Molarity pro Sekunde die Einheiten der Rate konvertieren.

Bestimmen Sie die Geschwindigkeitskonstanten für jeden Versuch durch Division die Rate im Molarity pro s durch die Ausgangskonzentration. In diesem Experiment, die durchschnittliche Rate konstant, k etwa 1,48 x 10-4 pro s ist. Die Reaktion ist erster Ordnung, bekannt aus den natürlichen Logarithmus - natürlicher Logarithmus Plot zuvor gezeigten. Daher kann die Rate Gesetz geschrieben werden, wie gezeigt.

Nun, da Sie wie bestimmt sich der Preis Recht für eine chemische Reaktion angeschaut haben, sehen wir uns an einigen Stellen wo dieses Konzept angewendet wird.

Chemische Reaktionen sind in der Synthese von Verbindungen und Materialien, die verwendet in einer Vielzahl von wissenschaftlichen Anwendungen verwendet. Es ist wichtig zu verstehen, die Reaktionsgeschwindigkeit in dieser Synthese Schritte, um den Fortschritt der Reaktion zu kontrollieren.

Zum Beispiel durchläuft die Synthese von Kadmium metallisches Nanokristallen und Laptops eine Reihe von chemischen Reaktionen. Jede Reaktion hat eine eigene diskrete Reaktionsgeschwindigkeit und daher Synthese Schritt wird sorgfältig kontrolliert, basierend auf Wissen-Geschwindigkeit der Reaktion; einige langsam und einige sehr schnell.

Die Reaktion Rate Gesetz kann auch verwendet werden, um radioaktiven Zerfall zu beschreiben und die Halbwertszeit von radioaktivem Material zu bestimmen. Half-Life bezieht sich auf die benötigte Zeit für die Konzentration eines Materials, die Hälfte der ursprünglichen Konzentration fallen.

Radioaktivität folgt erster Ordnung Kinetik, was bedeutet, dass der Zeitaufwand für radioaktives Material zu einem sicheren Verfall Ebene sehr gut charakterisiert werden kann, so dass sachgemäßen Transport und Lagerung von radioaktivem Material und radioaktiver Abfälle.

Ähnlich wie bei radioaktiven Stoffen, Drogen haben eine Halbwertszeit auch im Körper abgebaut. Zum Beispiel haben einige Medikamente hohe Rate konstanten, was bedeutet, dass sie schnell abgebaut, und häufig getroffen werden. Kenntnisse über diese Abbaurate ermöglicht die Bestimmung der geeigneten Dosierung, Anwendung und Anlieferung Methode.

Sie habe nur Jupiters Einführung in die Reaktionsgeschwindigkeiten beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen die unterschiedlichen Aufträge von chemischen Reaktionen, wie sie chemische Reaktionsgeschwindigkeiten beziehen und wie bestimmt sich der Preis Recht für eine bestimmte chemische Reaktion im Labor.

Danke fürs Zuschauen!

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