Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education Library
General Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

率の法律および反作用の順序を決定します。
 

率の法律および反作用の順序を決定します。

Article

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

すべての化学反応は、製品への反応の早変わりを定義する特定の率を持っています。

化学反応は、2 つの要因によって支配される: 速度論と熱力学。熱力学的要因アカウントかどうか反応が発生し、それを吸収するまたは処理中にエネルギーを放ちます。

反応は化学反応のシステムが平衡に達するとどのように高速レートを指します。反応の速度は、反応速度定数、成分、濃度および反作用の順序に基づいてレートを定義するキネティック レート法によって記述されます。

このビデオは、レート法方程式を用いた反応速度論を紹介し、実験室である特定の反作用の率の法律を決定する方法を示します。

一般的な反応の反応速度に等しい濃度、反応時間、速度定数、反応次数にそれぞれ引き上げ。速度定数、k は固定特定の温度で反応。

反応の注文は、化学量論的な係数の独立しています。代わりに彼らは反応機構に依存している、反応体の集中率がどのように関連しているかを示します。たとえば、反応速度が変更されて場合とき」、「ダブルスでは、反応の濃度は濃度に依存しないし、順序はゼロ。

反応"A"の濃度が倍増するとき速度が 2 倍になる場合、反応は最初順序 A同じ動作反応"B"です。反応の全体の順序は、各反応の個々 の反応の注文の合計です。

、反作用の間に反応物の濃度は時間とともに変化します。注意: 方程式を基本に評価変数としての時間は含まれません、率および特定の時点で濃度だけ関連付けることができます。ただし、レートの変更反応が進むし、反応が枯渇しています。差分率法を用いた時間濃度の変化を関連付けることができます。

反応速度法を実験的に決定する必要があります化学反応が一定に慎重に制御されている反応や製品の濃度と温度、測定した特定の時間間隔で。離散時間で濃度測定を行うので、微分法は実験データと関連付けるにくいです。

単純な方程式の差分率法結果を統合すると、統合率法と呼ばれます。統合率法は、反応の開始と指定された時の反応物濃度を比較します。

統合率法方程式は、反応の順序によって異なります。これらの方程式は線形形式 y を取ることができる = mx+b と。したがって、濃度対時間のプロット利回りゼロの順序の方程式の線形プロット、濃度対時間の自然対数のプロット 1 次方程式の線形プロットが得られます。これらの方程式の実験データを当てはめによる反応の順序を容易に決定できます。速度定数、k、決定されると、直線の傾きを使用しています。最後に、k の単位は反作用の順序によって異なります。ゼロの順序の反作用のため単位がモル リットル毎秒、最初順序反作用のため単位逆秒、第 2 順序の反作用の単位モル毎秒リットル。

今運動率の法律の基礎が説明されていることができます実験的過酸化水素水と酸素への分解の率の法律を決定する方法を見てみましょう。

この実験では、プラチナ触媒を用いる過酸化水素の触媒分解が検討されます。

表に示すように、まず、過酸化水素の 5 希釈液を準備します。この場合、0.882-0.176 M の濃度範囲は、3% または 0.882 M 原液を使用します。部屋の温度平衡にソリューションを許可します。

次に、試験管を使用して反作用の容器を準備します。まず上部に大型試験管を充填水によるボリュームを決定します。タイトだし、上部に穴から水が押し出されるまで、1 穴ゴム栓を挿入します。

ストッパーを削除し、正確な量を測定するメスシリンダーに水を注ぐ。これは、反応容器の量です。

次に、テスト チューブに最初過酸化水素溶液 50 mL を入れて、25 ° C の水浴中チューブを置きます。平衡、一度プラチナ コーティング反応ディスクを追加し、ガス圧センサーに接続されているストッパー付きシステムをシールします。

製品の 1 つは酸素ガスなので、システムの圧力の増加、酸素の増加を測定する使用されます。S、あたり 2 ポイントでデータを集録する圧力センサーの設定、過酸化水素を酸素と水に分解、120 s. 泡の実験を表示するかを実行します。

反応期間が終わったら、圧力を解放および過酸化水素の溶液の廃棄します。チューブをリンスし、次の過酸化水素で管を埋めます。すべてのソリューションに対してガス圧力測定を繰り返します。

各ソリューションの時データ対圧力をプロットします。進化した酸素の圧力は理想気体法律に従って形成される酸素のモルに直接比例します。次の化学反応形成酸素のモルは分解の過酸化水素のモルの計算に使用できます。まず、過酸化水素の濃度が、実験の短い期間中に大幅変更だったことと仮定します。したがって、プロットされたデータは、反応速度論の実験の初期領域だけを表します。

線形回帰を使用して各データ セットの傾きを決定します。勾配は、1 秒あたりの酸素の圧力の単位で初期の反応速度と同じです。

次に、最初の反応速度対の自然対数の初期の過酸化水素濃度の自然対数をプロットします。斜面が反応次数と等しい m、約 1 つに相当します。したがって、反応は最初の注文であります。

各試験の速度は、1 秒あたり Torr の圧力の単位です。速度定数を決定するには、まず速度を 1 秒あたりの気圧の単位に変換します。泡は、水溶液中で進化して、各システムの圧力からの水の蒸気圧を差し引きます。新しい率は、酸素の放出のための圧力をのみ反映します。

各試行の s あたりのモルに自体雰囲気からレートを変換する理想気体法律を適用します。2 回発生する酸素のモルは化学反応の化学量論によると、分解の過酸化水素のほくろと同じです。その後、速度の単位をモル毎秒に変換するのに反応ボリュームを使用します。

初期濃度モル s あたりの率で割って各試験のための速度定数を決定します。この実験で、平均速度定数、k は約 1.48 秒あたり 10-4 x。反応が自然対数 - から知られている最初の注文前に示した自然対数プロット。したがって、レート法は示すように記述できます。

今では、化学反応の率の法律を決定する方法を見ては、この概念が適用されるいくつかのエリアを見てみましょう。

化学反応、化合物および科学的アプリケーションの広い範囲で使用される材料の合成に使用されます。反応の進行状況を制御するためにこれらの合成のステップで反応速度を理解することが重要です。

たとえば、カドミウムのセレン化物ナノ結晶とナノロッドの合成は、一連の化学反応を処理します。独自の離散反応であり、したがって合成手順は注意深くコントロールされて、反応の知識の速度に基づいて各反応いくつかゆっくりといくつかの非常に速い。

反応率法は、放射性崩壊を記述するためにも使用でき、放射性物質の半減期を決定します。半減期は、初期濃度の半分に該当する物質の濃度に必要な時間の量を指します。

放射能は、における反応次数は最初、意味、安全な崩壊への放射性物質の時間レベル特徴付けることができる非常によく、放射性物質及び放射性廃棄物の適切な輸送・保管を有効にするに従います。

放射性物質と同様に、薬も半減期があるし、体が低下します。たとえば、いくつかの薬には、高速度定数、彼らがすぐに低下して、頻繁に取得する必要がありますを意味があります。この低下率の知識は、適切な投与量、使用法および配信法の定量を可能.

反応速度のゼウスの概要を見てきただけ。今化学反応の順序が異なって、化学反応速度にどのように関係し、研究室では、特定の化学反応の率の法律を決定する方法を理解する必要があります。

見てくれてありがとう!

Read Article

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter