טעויות נפוצות להימנע כאשר קביעת חוקי הריבית

קביעת חוק הריבית של תגובה כימית היא מיומנות בסיסית בכימיה המאפשרת למדענים לחזות כיצד שינויים בריכוזים מגיבים משפיעים על מהירות התגובה.ידע זה חיוני להבנת מנגנוני התגובה, אופטימיזציה של תהליכים תעשייתיים, ועיצוב ניסויים בתחומים החל ביוכימיה לחומרים.עם זאת, סטודנטים ואף מנוסים החוקרים לעתים קרובות נופלים למלכודת נפוצה כאשר מונעים חוקים, מובילים לשיטות לא נכונות ומסקנות מוכרות אלה, הוא למנוע את הפחתת הדיוקן הרגיל של שיטות פעולה.

הבנת חוק הריבית

(ב) חוק שיעור הוא ביטוי מתמטי המקשר את קצב התגובה לריכוזים של מגיבים (לדוגמא: 1) עבור תגובה כללית (FLT:0aph:1A +FLT:2bibFLT 3B) מוצרים, חוק הריבית נכתב בדרך כלל כמו:

[ב] ויקרא י"ד:2 [ב]:2 [ב]"ה']

במשוואה זו, (ב) [13] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

חוקי הריבית באים בשני צורות עיקריות: חוקי שיעור שונים, אשר מבטאים את השיעור כפונקציה של ריכוז, וחוקים של שער משולב, המתייחסים לריכוז לזמן. בעוד שניהם בעלי ערך, רוב הנחישות הניסוייות מתחילות עם הצורה השונה, תוך שימוש בנתונים ראשוניים כדי לחלץ את ההוראות ואת הקצב קבוע.

טעויות נפוצות להימנע כאשר קביעת חוקי הריבית

1 הוראות תגובה של סטיצ'יומטרי Coefficients

(ב) [ה] טעות מתמדת ביותר היא האמונה כי המקדם במשוואה כימית מאוזנת ישירות לתת הוראות התגובה: [ה] שגיאה זו נובעת מאי הבנה של מערכת היחסים בין חוק השיעור לבין המולקולריות של צעדים יסודיים.

2.התעלו בנתונים ראשוניים ב Favor of later-Time Measurements

תלמידים רבים עושים את הטעות של שימוש במדידות קצב נלקח היטב לאחר התגובה החלה, שבו ריכוזי המוצר הם משמעותיים ותופעות לוואי עשויים להפריע.קצב הראשוני - מוגדר כקצב מיידי בזמן אפס (או קרוב לאפס ככל האפשר) - הוא המדד הנקי ביותר של התלות של התגובה מעכבת את רמות הריכוז או התגובה לאחור של ריכוזים מתקדמים יותר.

3.הכשל לשלוט במשתנים בשיטת התעריף הראשוני

שיטת התעריפים הראשוניים מסתמכת על ביצוע ניסויים מרובים בהם ריכוז של תגובה אחת הוא מגוון, בעוד כל האחרים מתקיימים קבוע.טעות נפוצה היא לא לשלוט בקפידה על ריכוזי המשיבים האחרים - למשל, שינוי נפח של פתרון ובאופן בלתי נמנע מלוטש כל דבר.אם ריכוז המינים B אינו קבוע תוך שינוי A, השינוי הנצפה בשיעור לא ניתן לייחס רק ל-Acroacterance אחד, ולפתור את אותם פתרונות מדויקים.

4.הפחתת שיעור ממוצע עם שיעור מיידי (Initial)

טעות נוספת מושגית היא להשתמש בקצב הממוצע לאורך זמן מרווח לקצב הראשוני.השיעור הממוצע ( ⁇ )/ ⁇ t) משתנה ככל שהתגובה מתקדמת כי השיעור תלוי בריכוז.הקצב הראשוני, לעומת זאת, הוא השיעור המיידי של ההתחלה, והוא עצמאי של שינויים בריכוז מאוחר יותר.כאשר התלמידים מייחסים את השיעור הממוצע על פני הרגע הראשון והשימוש בו הוא - כלומר, כלומר, כלומר, לדוגמה, להורדת זמן קצר, במיוחד, כדי לקבל רמת ריכוז (או ליתר דיוק) למשך זמן קצרה.

5.קבוצות מבט יתר וההשלכות שלהם

(ב) , (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

לא חשבונאות לטמפרטורה

קבועי הריבית הם רגישים מאוד לטמפרטורה, כפי שתואר על ידי משוואה Arrhenius.אם הטמפרטורה התגובה משתנה בין ניסויים ניסיוניים - אפילו על ידי כמה מעלות - קבוע השיעור ישתנה, ואת ההזמנה לכאורה עשוי להיות מנוסד. תלמידים רבים לרוץ משפטים על ימים שונים ללא מעקב הטמפרטורה.תמיד לבצע את כל הניסויים עבור שיטת שיעורי הראשוניים באותו טמפרטורה, באופן אידיאלי באמצעות אמבטיה קבועה של מים.

7. Misinterpreting Integrated Rate Law Plots

שיטות גרפיות באמצעות חוקי קצב משולבים (הזמן לינארי של ריכוז לעומת זמן עבור אפס סדר, ln [C] לעומת הזמן עבור סדר ראשון, 1/ [C] לעומת הזמן השני) הם כלים חזקים, אבל הם לעתים קרובות מטעה. שגיאה נפוצה היא לאסוף נתונים על פני תגובה מלאה, ולאחר מכן לכפות התאמה ליניארית ללא בדיקת השוה או טווח של ריאליות ליניארית עשוי לתת תגובה מוקדמת של שלושה פעמים, לפחות, כלומר, לא יעיל יותר, על פני טווח מוקדם של נתונים, או על פני זמן קצר, על פני זמן קצר יותר, או על פני טווח מוקדם יותר, או על פני טווח ליניארי, לפחות, על פני טווח מוקדם של טיפול מיידי, או על פני זמן קצר יותר, על פני טווח מוקדם יותר, על פני השטח, על פני טווח זה, או על פני זמן קצר.

8.ההתעלמות מהשפעת Catalysts או Inhibitors

אם זרז או מעכב נמצא בתערובת התגובה (גם כאי-שקט), זה יכול לשנות את חוק הריבית ללא אכילה. תלמידים שוכחים לעתים לקחת בחשבון את ריכוז הזרז בחוק השיעור, במיוחד כאשר הזרז אינו חלק במפורש של המשוואה המאוזנת. בדומה, מעכבים יכולים להאט את התגובה ולשנות פקודות ברורות.תמיד לבדוק את מערכת התגובה לכל מין שעשוי להשפיע על שיעור, וכולל אותם בחוק אם הוא מזוהה את ההשפעה שלהם.

שימוש ב-Inison Stoichiometry in the Rate Expression

[ה] בכתוב את חוק הריבית, חשוב להגדיר את השיעור ביחס למין מסוים.שיעור היעלמותו של המשיב וקצב המראה של מוצר קשור באמצעות גורמים סטוכומטיים.לדוגמה, בתגובה 2A / B, שיעור היעלמותו של A הוא כפול שיעור הופעתו של B.A טעות נפוצה היא לכתוב את החוק באמצעות קוד לא נכון, המוביל לערכים לא נכונים: 1LT=Falr=R1=R1=R)

10.הקדשה לביצוע ניסויים מרובים לשיפור

מדידה אחת של שיעור ראשוני יכולה להיות מטעה בשל שגיאות אקראיות (התחמצות, שגיאות תזמון, תנודות בטמפרטורה) ללא שכפול, אין דרך להעריך את הדיוק של הנתונים.טעות נפוצה היא להפעיל כל מצב ריכוז רק פעם אחת. כדי להשיג הזמנות אמינות, לבצע לפחות שלושה ניסויים עבור כל מצב ולדווח על השיעור הראשוני.

טיפים לקביעת חוקי הריבית

המאסטר את השיטה של שיעורים ראשונים

שיטה זו נותרה תקן הזהב לקביעת הזמנות ואת קבוע השיעור כדי ליישם את זה נכון:

• הכינו סדרה של ניסויים שבהם רק ריכוז אחד מגיב משתנה בכל פעם.
• מדדו את השיעור הראשוני לכל ניסוי באמצעות מדרדרון הריכוז לעומת הזמן ב t=0 (או על מרווח קצר מאוד).
• השוואת מחירים: אם הכפלת [A] מכפילה את השיעור, ההזמנה היא 1; אם היא מפרשת את השיעור, ההזמנה היא 2; אם היא משאירה את השיעור ללא שינוי, ההזמנה היא 0.
• עבור יותר מתגובה אחת, חזור על התהליך כדי למצוא כל הזמנה באופן עצמאי.
• השתמש בגליון מבוזר או תוכנת גרפן כדי לנתח את הנתונים ולחשב את ההוראות בדיוק.

השתמש בשיטות גרפיות כדי לאשר הזמנות

לאחר קבלת הזמנות מהשיעורים הראשוניים, החל את מזימה החוק המשולבת כדי לבדוק את העקביות.עבור תגובה ראשונה, ln העלילה [reactant] לעומת הזמן; קו ישר תומך בהנחות סדר ראשון באופן דומה, עבור הזמנה שנייה, העלילה 1/[reactant] לעומת הזמן.אם העלילה אינה ליניארית, ההזמנה מניחה שהיא שגויה.

שיטת Half-Life

לתגובות פשוטות, מחצית החיים יכולה גם להצביע על ההזמנה.עבור תגובה ראשונה, מחצית החיים היא קבועה ללא קשר לריכוז הראשוני.עבור תגובה מסדרה שנייה, מחצית החיים היא יחסית לריכוז הראשוני.עבור אפס סדר, מחצית החיים היא יחסית לריכוז הראשוני.

השתמש בתוכנה כדי להתאים נתונים

כלים מודרניים לניתוח נתונים (כגון Excel, Origin, או Python עם SciPy) יכולים לבצע תוקפנות לא ליניארית כדי להתאים את חוקי הריבית ישירות לנתונים ניסיוניים. גישה זו מונעת רבים מהמכשולים של מזימה ידנית ומינוף.עם זאת, עליך עדיין להחליט על מודל (למשל, סדר ראשון) בהתבסס על צורת הנתונים.

אימות עם Reproducibility ו- Error Analysis

תמיד לבצע ניסויים מרובים לחשב את אי הוודאות בשיעורים הראשוניים שלך.דוח הזמנות ואת השיעור קבוע עם דמויות משמעותיות וברים שגיאה מתאימים.אם השגיאה בסדר הוא גדול (למשל, 0.8 ± 0.3), לשקול אותו הזמנה משוערת לאסוף יותר נתונים כדי לחדד אותו. תיעוד טוב של תנאים ניסיוניים (זמן, pH, כוח איטוני, פתרון) הוא חיוני עבור שכפול.

מסקנה

קביעת חוק הריבית נכונה היא אבן הפינה של הקינטיקה הכימית.על ידי הכרה והימנעות מטעויות נפוצות - כגון הנחה הזמנות מקודמות, שימוש בנתונים ראשוניים, הזנחה שליטה משתנה, ויחידות מרתיעות - מלומדים וחוקרים יכולים לשפר באופן משמעותי את האמינות של הניתוחים הקינטיים שלהם.הגישה המוצלחת ביותר משלבת מידע ניסיוני, שימוש שיטתי של התעריף הראשוני, אישור באמצעות מזימה משולבת, ניתוחי מידע וטעומים של כל אחד, ופעולות דינמי, ותרגול עמוק יותר, עם דיוקים של דיוקים של שיטות חשיבה, ואפקטים, ואפקטים של כל אחד.