כיצד להשתמש בשיטה ראשונית לדירוג חוקי מעבדה במעבדה

מהי שיטת התעריף הראשונה?

שיטת השיעור הראשונית היא טכניקה ניסיונית קלאסית המשמשת בקינטיקה כימית כדי לקבוע את חוק קצב התגובה.במקום לעקוב אחר כל מהלך התגובה, שיטה זו מתמקדת אך ורק ברגעים המוקדמים מאוד - באופן חד-משמעי את השניות או דקות הראשונות - כאשר ריכוזי המשיבים עדיין נמצאים ביסודם של ערכי ההתחלה שלהם.על ידי מדידה של המהירות הראשונית המיידית תחת ריכוזים ראשוניים שונים, כימאים יכולים לנער את התגובה עם כל אחד מהם.

(הופנה מהדף [[המאה ה-20]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1966]], [[1924]], [[1966]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1966]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]]]]]]]], [[1966]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

מדוע שיטת הריבית הראשונה משנה

הבנת חוק הריבית היא יסוד לחיזוי התנהגות התגובה, תכנון כורים, ושליטה בתהליכים תעשייתיים.השיטה הראשונית נותרה אחת הדרכים הפשוטות ביותר לאסוף נתונים אלה במעבדה הוראה או בסביבת מחקר.

(ב) תגובות צד מינימליות:0 (FLT:1) כי המדידה נלקחת מוקדם, מוצרים עדיין לא צברו כדי לגרום לתהליכים הפוכה או מתחרים.
(בהשוואה:0)היפוי: ⁇ 1) השיעור נמדד בריכוזים ראשוניים ידועים, מה שהופך אותו קל לבודד את ההשפעה של משתנה יחיד.
(ב) אין צורך באינטגרציה:0) ללא שילוב הנדרש: 1 שלא כמו שיטות חוק משולבות, אין צורך להתאים לעקומים לא ליניאריים או לנחש את ההזמנה מראש.
(ב) ,0) ,התמדה במערכות מורכבות: FLT:1 אפילו תגובות מרובות-reactant או קטישות ניתן ללמוד באופן שיטתי על ידי שינוי ריכוז אחד בכל עת.

שלב-בי-שלב ניסויי

ביצוע שיטת השיעור הראשונית במעבדה דורש תכנון זהיר ומדידה מדויקת.כאן הוא זרימת עבודה מפורטת:

1.הכין סט של מיקסים תגובה

עיצוב סדרה של ניסויים שבהם הריכוז הראשוני של תגובה אחת הוא מגוון תוך שמירה על כל השאר קבוע. השתמש בפתרונות מלאי ותוכנות זכוכית נפחיות כדי להבטיח דיוק.עבור תגובה הכוללת שני מגיבים A ו- B, אתה יכול להכין:

ניסוי 1: (A) = 00 M, = 00 M
ניסוי 2:0 מ' = 00 M,00 מ'
ניסוי 3:0 מ' = 0.20 M
ניסוי 4: [A]=0 מ', [B]=0.

כולל ניסוי נוסף לכל תגובה כדי לאשר את ההזמנה ולשפר את הסטטיסטיקה.

2.התחיל את התגובה ותיעוד נתונים

לערבב את המשיבים ולהתחיל מיד לעקוב אחר ריכוז המינים - גם היעלמותו של מגיב או מראה של מוצר. שיטות זיהוי נפוצות כוללות:

(ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) .0. [Conductivity:] שימושי לתגובות איטוניות שבו היווצרות המוצר משנה את הפתרון מוליכות.
(ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
(ב) ,0) ,מדגימה וטירוף: ⁇ 1:1 אבל עדיין בתוקף לתגובות איטיות.

רשומות נתונים על מרווחי זמן קצרים (כל 5-10 שניות) על 2–5% הראשונים של התגובה.המטרה היא לתפוס את האזור ליניארי ליד t=0.

3.השליכו את השיעור הראשוני

ריכוז של תגובה (או מוצר) לעומת הזמן.הקצב הראשוני הוא המדרון של קו טנגנטינט t=0. עבור היווצרות מוצר: FLT:0initial rate= d[מוצר] / dtigFLT:1 ב t=0. אם הנתונים כמעט ליניאריים מעל הנקודות הראשונות, אתה יכול להשתמש בתוקפנות ליניארית על נקודות ראשוניות אלה, שתי נקודות קרובות מאוד לחשבוגן / ריכוז.

4. חזור על כל שינוי

ביצוע אותה מדידה עבור כל תערובת ניסיונית.בטיח הטמפרטורה היא קבועה בכל ריצות - שימוש התרמוסטסט או אמבטיה מים.רשם את השיעור הראשוני לכל ניסוי.

ניתוח נתונים להזמנות להורדת Determine Rate

לאחר שיש לך שולחן של ריכוזים ראשוניים ושיעורים ראשוניים מקבילים, אתה יכול לחלץ את פקודות התגובה.השיטה של שיעורים ראשוניים מסתמכת על השוואת מחירים מניסויים בהם רק ריכוז אחד משתנה.

שיטת חולדות

תחשבו על חוק השיעור הכללי: שיעור = k [b]m [B]n אם יש לכם שני ניסויים שבהם רק [A] שינויים (ניסויים 1 ו- 2), תוכלו לכתוב:

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

(הופנה מהדף (ב) ,2/Rate1) / ⁇ (A)2/ [A]:FLT:1 בהוראות אינטגרטור פשוטות, אתה יכול לעתים קרובות לגרוע מ-pate2/Rate1) / ; לדוגמה, אם מכפיל [A] את השיעור, m= 1 (הזמנה ראשונה).

חזור על התהליך עבור זה להגיב באמצעות ניסויים שבהם רק זה משתנה הריכוז של המשיב.ה ההזמנה הכוללת היא סכום ההזמנה הפרטנית.

עקבו אחרי The Rate Constant k

לאחר ש- m ו-n ידועים, הזן את הנתונים של הניסוי לחוק השיעור כדי לפתור עבור k: (FLT:0= Rate / (A)m [B]n]n)igFLT:1 , עבור כל ניסוי; הם צריכים להיות עקביים בתוך שגיאה ניסיונית.

דוגמה: מערכת של שני-תגובה

שקול את התגובה: 2A + B , C. הנתונים הראשוניים הבאים נאספו ב 25 מעלות צלזיוס:

Experiment	[A]₀ (M)	[B]₀ (M)	Initial Rate (M/s)
1	0.10	0.10	0.025
2	0.20	0.10	0.100
3	0.10	0.20	0.050
4	0.20	0.20	0.200

השוואת ניסויים 1 ו 2 (B קבוע): כפול, קצב quadruples m=2 (הסדר השני ב A) השווה ניסויים 1 ו 3 (קבוע): כפולים, קצב כפולים) n= 1 (הצו הראשון ב B) חוק השיעור הוא: FLT:0Rate= k [A]2 [B]FLT:1 בסך הכל = 2=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=2=2=2=2=2=2=1=1=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=2=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=1=4=1=2=2=1=1=1=1=1=1=4=1=1=1=1=2=2=2=1=1=1=1=2=2=1=1=1=1=1=1

חישוב k מניסוי 1: 0.025 M /s = k (0.10 M)2 (0.10 M) = k (0.001 M3), k = 25 M-2 s-1. חזור עבור ניסויים אחרים: ניסוי 2: k=000 / 0.202x0.1 = 0.100 / 0.004 = 25; ניסוי 3:50 / 0.002 = 0.0 = 0 = 0 = 25 = 0.02 / 0 = 0 = 0 = 0 = 0.02 / 0 = 0 = 0.2 = 0.2 = 0.2 = 0.0 = 0.02 / 0.0 = 0.02 / 0.02 / 0.02 0.02 0.02 / 0.0 = 0.0 = 0.0 = 0.02 / 0.0 = 0.0 = 0.0 = 0.0 = 0.0 = 0.0 = 0.0 = 0.0 = 0.02 / 0.0 = 0.02 / 0.02 / 0.02 0.0 = 0.02 0.0 = 0.0 = 0.0 = 0.02 = 0.0 = 0.20 = 0.20 = 0.0 = 0.10 =

Handling Zero, First, and Second Order Kinetics

שיטת השיעור הראשונית פועלת לכל סדר, אך התנהגות השיעור מול ריכוז שונה:

(FLT:0)Zero order:FLT:1 Rate הוא עצמאי של ריכוז מגיב.Doubling [A] משאיר את השיעור הראשוני ללא שינוי (m= 0) חוק הריבית הוא פשוט שיעור = k, עם יחידות M /s.
(ה) סדר ראשון: ההרחבה הראשונה: ההרחבה הראשונה של ההרחבה היא פרופורציה ישירה לריכוז.Doubling [A] מכפיל את השיעור (m= 1), מחצית החיים היא קבועה (t1/2=0.693/k).
(ב) [ה]: [ה], [ה], [ה], [ה], [ה],] ה'[ה]], הוא ה'[ה], הוא ה'התחילה', תלוי בריכוז הראשוני.
(ב) בפרשת [[המאה ה-20]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]

להיות מודע לכך שהוראות שבריריות (למשל, 0.5, 1.5) יכולות להתרחש במנגנונים מורכבים הקשורים ל-equilibria או תגובת שרשרת רדיקלית.השיטה הראשונית עדיין יכולה לקבוע את ההוראות הלא-טגר האלה באופן מדויק.

מלכודות נפוצות וכיצד להימנע מהם

שמירה על נתונים ראשוניים אמינים דורש תשומת לב לפרטים ניסיוניים:

(FLT:0) רזולוציה של זמן בלתי אפשרי: FIRLT:1 אם התגובה היא מהירה, תזמון ידני עשוי להחמיץ את האזור ליניארי. השתמש בטכניקות של זרימה או איסוף נתונים אוטומטיים לתגובות מהירות.
(ב) סחף:0) סחף Temperature:FLT:1 קבועות שער הם רגישים מאוד לטמפרטורה (משוואה Arrhenius). טמפרטורת בקרה בתוך ±0.1 ° C באמצעות אמבטיה מים.
(ב) ,0) מגיבים או פותרים: אנדרל 1 (Contaminants) יכול לזרז או לעכב את התגובה.
(FLT:0) אי-לינאריות ליד t=0:FreaLT:1) לתגובות עם תקופת אינדוקציה, השיעור הראשוני עשוי לא להיות ליניארי באמת.
(ב) אם המשיב או צאן הצופה מגיב, זה יכול להשפיע על השיעור.לרוץ ניסוי ריק ללא תגובה אחת.

יישומים במחקר ובתעשייה

שיטת השיעור הראשונית אינה רק תרגיל ספרי לימוד; יש לה תועלת בעולם האמיתי:

מחקר על יציבות:0 (Pharm) חוקר: FIRLT:1 (Determining Discins of Drug Materials) תחת תנאי pH וטמפרטורה שונים.
(FLT:0) קינטיקה של Enzyme:FLT:1ir השיטה הסטנדרטית למדידת הפרמטרים של מייקליס-מןטן (V max, K m) היא גישה ראשונית בריכוזים תת-קרקעיים שונים.
(ב) כימיה סביבתית: FLT:1) חקרו את התמוטטותם של אבקות במים או אוויר, שבו שיעורי ראשוניים מסייעים לבסס מחצית חיים.
ייצור:0Chemical Manufacturing:FLT:1 אופטימיזציה של תנאי כור (זמן, ריכוז) כדי למקסם את התשואות תוך צמצום תוצרי לוואי.
(FLT:0 Catalystהקרנה: ⁇ FLT:1) השוואת פעילות קטליטית במהירות על ידי מדידה של שיעורים ראשוניים בתנאים זהים.

מסקנה

שיטת השיעור הראשונית נותרה כלי רב עוצמה ונגישה לקביעת חוקי הריבית במעבדה. על ידי שליטה קפדנית בריכוזים ומדידה את המדרונות של עקומת זמן הריכוז בתחילת התגובה, כימאים יכולים לפענח את הקינטיקה של אפילו תגובות מורכבות. Mastering טכניקה זו מספקת בסיס חזק למחקרים קינטיים מתקדמים ויישומים מעשיים במחקר ובתעשייה.

(ב) לקריאה נוספת על קינטיקה ועל שיטת השיעור הראשונית, להתייעץ עם משאבים כגון:0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10.