실험실에서 비율 법 찾기에 초기 비율 방법을 사용하는 방법

초기 비율 방법은 무엇입니까?

화학적 인 자극의 비율 법칙을 결정하기 위해 화학적 인 운동학에서 사용되는 고전적인 실험 기술은입니다. 반응의 전체 과정을 따르는 대신이 방법은 매우 초기 순간에 독점적으로 초점을 맞추고 - 일반적으로 몇 초 또는 분 - 원자의 농도가 시작 값에 필수적으로되어 있습니다. 다른 초기 농도에서 즉 초기 초기 속도 측정함으로써 화학자들은 각 반응에 대한 반응 순서를 결정하고 일정한 비율을 계산할 수 있습니다.

이 접근법은 역대 반응, 제품 간섭, 또는 시간에 반응 농도에서 변경을 방지하기 때문에 특히 귀중합니다. 초기 비율은 t = 0의 농도 회절 곡선의 tangent 사면으로 촬영되며 그 조건에서 관찰 된 최대 비율을 나타냅니다. 따라서 원칙은 [[FLT : 0]] = k[A]^m[B]^n[[FLT :]], [LT[LT]][LT[LT]]][FLT]]][FLT]]][F]]][F]]][F]]]][F]]]][F]]]][FLT]]]][F]]]]][F]]]]]][F]]][F]]][F][F]]][F]][F]]][F][F][F]]]][F]]]][F][F][F]]]]][F][F]]]]][F]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]

왜 초기 속도 방법 매트

율법에 대한 이해는 반응 행동, 설계 원자로, 산업 프로세스를 제어하는 기본입니다. 초기 속도 방법은 가르침 실험실 또는 연구 설정에서이 데이터를 수집하는 가장 스트레이트로워드 방법 중 하나입니다. 그것의 장점은 다음과 같습니다.

Minimal side 반응: 측정이 일찍 찍기 때문에, 제품들은 역이나 계산 프로세스를 트리거하기 위해 축적되지 않았습니다.
Direct comparison:] 이 비율은 알려진 초기 농도에서 측정되며, 단일 변수의 효과를 격리하기 쉬운 것입니다.
]필수 통합 없음: 통합 속도 법 방법과는 달리, 비선형 곡선을 적합하거나 주문 전에 주문할 필요가 없습니다.
복잡한 시스템에 적용 가능: 다재다능한 반응은 한 번에 한 농도를 다각화하여 체계적으로 공부할 수 있습니다.

Step-by-Step 실험 절차

실험실의 초기 속도 방법을 수행하면 주의적인 계획과 정확한 측정이 필요합니다. 자세한 작업 흐름은 다음과 같습니다.

1. 반응 혼합물의 세트를 준비하십시오

다른 모든 것을 유지하면서 일련의 실험을 설계 한 원자의 초기 농도가 변화하는 반면, 다른 모든 것을 유지하면서. 재고 솔루션과 부피 측정 유리를 사용하여 정확도를 보장합니다. 두 원자로 A 및 B를 포함한 반응의 경우 다음을 준비 할 수 있습니다.

실험 1: [A] = 0.10 M, [B] = 0.10 M
실험 2: [A] = 0.20 M, [B] = 0.10 M
실험 3: [A] = 0.10 M, [B] = 0.20 M
실험 4: [A] = 0.20 M, [B] = 0.20 M

각 반응기에 대한 추가 실험을 포함해서 순서를 확인하고 통계를 개선합니다.

2. 반응과 기록 자료 시작

원자로를 섞고 즉시 종의 농도를 모니터링 시작하십시오. 원자로 또는 제품의 외관의 사라짐. 일반적인 탐지 방법은 다음과 같습니다.

Spectrophotometry: 한 종이 색 또는 UV 빛을 흡수하는 경우 특정 파장에서 흡수를 측정합니다.
연도: 제품 형성 변화 해결책 전도도를 위한 이온 반응에 유용한.
압력 또는 볼륨 변경: 가스를 포함하는 반응에 대한 (예:, 과산화수소 분해).
수상 샘플링 및 titration:수상하지만 여전히 느린 반응을 위해 유효합니다.

반응의 첫 2 ~ 5 % 이상 (각 5 ~ 10 초)의 짧은 시간 간격으로 기록 데이터 포인트. 목표는 t = 0 근처에 선형 지역을 캡처하는 것입니다.

3. 처음 비율을 Compute

원자로 (또는 제품)의 Plot 농도는 시간을 곱합니다. 초기 비율은 t = 0에 tangent 선의 사면입니다. 제품 형성을 위해: initial 비율 = d[product]/dt t=0에. 데이터가 처음 몇 점 이상으로 거의 선형이면, 당신은 그 초기 지점에서 선형 회귀를 사용할 수 있습니다. 대안으로, 2 점을 0에 매우 가까운 Δ[concent/t]를 계산하십시오.

4. 각 변이를 위해 반복

각 실험 혼합물에 대한 동일한 측정을 실시합니다. 온도가 모든 실행에 따라 상수됩니다. 보온장치 또는 물 목욕을 사용하십시오. 각 실험에 대한 초기 비율을 기록하십시오.

Determine Rate Orders에 데이터 분석

초기 농도와 대응 초기 비율의 테이블을 가지고 있다면 반응 주문을 추출 할 수 있습니다. 초기 비율의 방법은 실험에서 비교 비율을 1 농도 변경하는 것입니다.

비율의 방법

일반 속도 법 : 비율 = k [A]^m [B]^n. 만약 당신이 두 실험이 있는 경우 [A] 변경 (experiments 1 과 2), 당신은 쓸 수:

Rate2 / Rate1 = ( [A]2 / [A]1 )^m

logarithm: m = log(Rate2/Rate1) / [LOGA]2/[A]1)]. 간단한 정수에서, 당신은 종종 검사에 의해 m을 거부 할 수 있습니다. 예를 들어, doubling [A]가 비율을 두 배로하면 m = 1 (첫 번째 순서). 이 비율을 쿼드면 m = 2 (두 번째 순서). 만약 그것이 (이렇지 않다면, m = 0). (이 변경되지 않는다면 (이) m = 0.

반응기의 농도 변화만 실험을 사용하여 각 다른 반응기 과정을 반복합니다. 전반적인 순서는 개별 주문의 합계입니다.

비율을 계산 Constant k

m과 n이 알려진 경우 k에 대한 해결하기 위해 실험의 데이터에 대한 플러그인을 연결하십시오. k = Rate / ([A]^m [B]^n). 각 실험에 대한 kCompute; 그들은 실험 오류 내에서 일관성되어야한다. 최종적으로 k의 값을 평균, 그 단위를 포함하여.

일된 예: 2개의 재활성 체계

반응을 고려하십시오: 2A + B → C. 다음 초기 속도 데이터는 25°C에 수집되었습니다:

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

실험 1과 2 (B 상수)와 비교하십시오. [A] 더블, 레이트 쿼드 → m = 2 (A). 실험 1과 3 (A 상수)와 비교하십시오. [B] 더블, 레이트 더블 → n = 1 (B의 첫 번째 순서). 속도 법은 : = k [A]2 [B] . 전체 주문 = 2 + 1 = 3 (전분).

실험에서 k를 계산 1: 0.025 M/s = k (0.10 M)2 (0.10 M) = k (0.001 M3) → k = 25 M−2 s−1. 다른 실험에 대 한 반복: 실험 2: k = 0.100 / (0.202×0.10) = 0.100 / 0.004 = 25; 실험 3: 0.050 / (0.102×0.20) = 0.050 / 0.002 = 25; 실험 4: 0.200 / (0.202×0.20) = 0.200 / (0.202×0.20) = 0.200 / (0.22×0.20) = 0.200 / 25. 모든 수율은 25.

제로, 첫째, 두 번째 주문 Kinetics 처리

초기 속도 방법은 어떤 순서에 작동하지만, 비율의 행동은 다음과 같습니다.

영 주문: 비율은 원자로 농도의 독립적입니다. [A]는 초기 비율을 변경하지 않은 (m = 0). 비율 법은 단순히 비율 = k, 단위 M / s.
첫 번째 순서: 비율은 농도에 직접 비례입니다. [A]는 비율을 두배로 합니다 (m = 1). 반감기는 일정한 (t1/2 = 0.693/k). 예: 방사성 감퇴.
세컨드 주문(원응): 비율 ∝ [A]2. 도버링 [A] 콰드러플 비율. 반감기는 초기 농도에 따라 달라집니다.
Mixed order: 위의 예로, 각 원자로는 자체 주문을 할 수 있으며, 전체 주문은 합입니다.

분수 주문 (예 : 0.5, 1.5)이 사전 equilibria 또는 급진 체인 반응과 관련된 복잡한 메커니즘에서 발생할 수 있음을 인식합니다. 초기 속도 방법은 여전히 이러한 비-긴급 주문을 정확하게 결정할 수 있습니다.

일반적인 Pitfalls 및 Them을 방지하는 방법

신뢰할 수있는 초기 비율 데이터를 얻는 것은 여러 실험적 세부 사항에주의해야합니다.

시간 해상도: 반응이 빠르면, 수동 타이밍은 선형 지역을 놓을 수 있습니다. 멈춘 흐름 기술 또는 자동화된 데이터 수집을 사용하여 신속한 반응을 제공합니다.
Temperature 편류: 비율 상수는 매우 온도 민감합니다 (오류 방정식). 물 목욕을 사용하여 ±0.1°C 내의 온도를 통제하십시오.
충격 물질 또는 용매: 오염 물질은 촉매 또는 반응을 금할 수 있습니다. 분석 급료 화학물질을 사용하십시오.
] t=0:의 내응기간에 대한 반응은, 초기 비율은 진정한 선형이 아닐 수 있습니다. 샘플링 창을 약간 확장하거나 더 민감한 검출 방법을 사용합니다.
나는 배경 반응을 무시: 용 매 또는 분광기 이온 반응이면, 그것은 비율에 영향을 줄 수 있습니다. 하나의 원자로없이 빈 실험을 실행합니다.

연구 및 산업 분야의 응용

초기 속도 방법은 텍스트 북 운동이 아닙니다. 실제 유틸리티가 있습니다.

Pharmaceutical 안정성 연구: 다양한 pH 및 온도 조건 하에서 약물 물질의 탈취 촉진.
Enzyme kinetics: Michaelis-Menten 매개변수 측정 표준 방법 (V max, K m)은 기판 농도에 대한 초기 속도 접근법입니다.
환경화학: 물이나 공기에 오염물질의 고장을 연구하고, 초기 비율이 절반의 수명을 수립하는 데 도움이 되는 경우.
Chemical Manufacturing: 의성분을 최소화하면서 수율 극대화를 위한 최적의 원자로 조건(온도, 농도)를 최적화.
Catalyst 검열: 동일한 조건 하에서 초기 비율을 측정하여 신속하게 촉매 활동을 비교합니다.