Kimyasal reaksiyon oranı yasasını anlamak, ilk ve en kritik adımlardan biridir.Ceptik. Hız yasası, tepki hızının, ilericilere veya karmaşık matematiksel modellemeye gerek kalmadan bu ilişkiyi belirlemek için nasıl basit ve deneysel olarak erişilebilir bir şekilde sunar.

İlk Oranların Yöntemi Nedir?

İlk oranların yöntemi, reaksiyon başladığından sonra ölçülen klasik bir kinetik tekniktir - ürünlerin ilk hızının ölçülmesi ve tersine reaksiyonların tekrarlanabilir olmasıdır.TheurFLT:0)iniz oranı).

Bu yaklaşım basit bir ilkeye dayanıyor: Eğer her tepki verenin ilk konsantrasyonunu değiştirirseniz, diğer tüm sabit tutarları tutarken, ilk orandaki herhangi bir değişiklik o özel tepki verene bağlı olmalıdır.Süresel olarak çeşitli konsantrasyonlar ve ilgili oranları kaydetmekle, her tepki veren için (ere) silebilirsiniz ve sonra genel oran denklemini hesaplar.

Yöntem 19. yüzyılın sonlarında, Ludwig Wilhelmy gibi bilim adamları tarafından yönlendirilen ve daha sonra van't Hoff tarafından resmileştirilmiş olan ilk satırlı bir araç olarak kaldı, çünkü sadece temel oran ölçümlerini ve cebini gerektirir, mekanizmaların tamamen bilinmeyen tepkiler için bile.

Prosedür Adım-by-Step

Başarılı bir başlangıç deneyi yapmak dikkatli planlama ve tutarlı bir teknik gerektirir. Aşağıda toplanan verileri yorumlamak için reaksiyon karışımlarını tasarlamaktan ayrıntılı bir kesintidir.

1. Reaksiyon ve Tespit Yöntemini seçin

Herhangi bir ölçümden önce, kısa bir süre boyunca tepkinin ilerlemesini izlemek için bir yönteme ihtiyacınız var. Ortak algılama yöntemleri sptrofofofofofofotometri (eğer tepkisel veya ürün UV/visible light), iletim (toplayıcı türler için), gaz kromatografisi (örneğin,) veya sadece kapalı bir sistemde basınç değişiklikleri.

2. Concentration Series

İki veya daha fazla tepki veren bir tepki için, her bir tepki için en az iki deneysel çalışırsınız, bu nedenle aynı şekilde tutulursunuz (veya neredeyse aynı) deneysel belirsizlik için dört ila altı iş yapar.Her biri farklı bir başlangıç konsantrasyonunu kullanır, ancak sadece bir tepki verenin konsantrasyonu bir seferde değişir.

Örneğin, genel tepkiyi göz önünde bulundurun:0)[DÜDÜT:1)A +ETHFLT:2|Döneticiler [Döneticiler)[Döneticiler: 3 adet karışımlar hazırlayabilirsiniz: [DÜDÜDÜDÜye Olmayanlar İçindeler = 0,0)[B][/01/2012)

3. Her Run için başlangıç Oranını Önlem

Her karışım için, seçilmiş bir türün konsantrasyonu (tipik olarak bir ürün) ilk birkaç saniye veya dakika içinde zamanın işlevi olarak kayıt edin. Verilere bakın ve zaman sıfırdaki tanjanın eğimini belirler.Bu eğim ilk veri miktarı, basit bir lineer uyum sağlarsa, dönüşüm küçük olur.

Dikkatli olun: Reksiyon, sınırlı tepkinin% 5-10'undan fazlasını tüketti. Daha yüksek dönüşümlerde, konsantrasyon değişikliği önemli hale gelir, geri dönüşümlü reaksiyonların katkıda bulunabilir ve diğer tepkilerin yaklaşık azaltılması başlar.

4. Sonuçlar ve Tabulate

Verilerinizi açık bir masada organize edin, her tepkileyicinin ilk konsantrasyonunu listeler ve en iyi yapılandırılmış bir tabloya sahip olmak bir sonraki adımı basitleştirir - reaksiyon siparişlerini elde etmek için oranları karşılaştırır.

İlk Oranlardan Reaksiyon siparişi

Elinizdeki deneysel verilerle, hedef, exponentsurs:0) , [[Dönetici:2|Dönetici[Dönetici: 3) bulmaktır.

[DÜŞÜNÜ:0) Rate = k [A][[DÜT:2)[B][[DÜDÜDÜDÜye: 3)[DÜye Olmayanlar[Üyeler: 4)

Yöntem A: “Denetmen” Yaklaşım (Simple Oranlar)

Deney çalışırsa, bir tepki verenin konsantrasyonu tam olarak iki katına çıkarılır (veya yarısı) diğerleri sürekli kalırken, oranın nasıl değiştiğini inceleyerek siparişi belirleyebilirsiniz. Örneğin:

  • [A] oranı iki katına çıkarırsa, tepki A'da ilk sıradır (m= 1).
  • [A], A'daki ikinci sipariş ise, A (m= 2).
  • [A] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ] ]

Matematik: Puan[Dönem:0)[Dönemli: 1)[Dönemli:2|Dönetici: 1[Dönemli)[Dönemli: 2[Dönemli)[Dönemli: 2/[Dönemli) = 2 = 4 x = 4 = 4 x = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 4 = 0 = 9)

Bu denetim yöntemi, konsantrasyon oranları basit tam tamsayılar (2, 3, vb.) olduğunda mükemmel çalışır. Ancak konsantrasyonlar kesin olarak birden fazla değildir, logarithms kullanırsınız.

Yöntem B: Logarithmik Analiz (General Case)

İki işlem için oranı kanunun her iki tarafının logarithmini alın sadece inurFLT:0) bire[Dönetici: 1) tepki verir:

[Dönetici:0)log(Rate[Dönetici: 1)[Dönetici:0) = log(k) + m •log ([Döntme: 3)[Dönemli: 4) + sabit koşullar[Dönemli tepki verenler tarafından iptal edilir.

Sonra iki kişi 1 ve 2 (Sadece [A] çalışır:

[Dönemli:0)log(Rate[Döntme: 1)[Dönemli: 1[Dönemli) = m[Dört|Dış[Döncükler için) = · ([Düzücüler[Dönler)[Düzgeçmişler)

[Dönemli: 0,4|Dönemli: ⁇ [DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız)

Bu yöntem, konsantrasyon oranı basit bir tamsayı olmadığı zaman bile kesin bir sayısal değer verir. Ayrıca doğruluk geliştirmek için birden fazla çalışandan ortalama sonuçlara izin verir.

Örnek Hesaplama

2 NO (g) + O )2 [C) → 2 NO ).2) [İlk hız deneyleriniz aşağıdaki verileri üretir:

Run[NO]0 (M)[O2]0 (M)Initial Rate (M/s)
10.100.100.025
20.200.100.100
30.100.200.050

[FONT:0)Adım: NO'ya saygı ile sipariş edin.[[DÜDÜT:2)[DÜDÜDÜDÜDÜ: 2 ).

[FONT=0)Adım: O'na saygı ile sipariş edin[Dönem:2][/FONT=0)[0) {0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|4|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|0|)))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))

[FONT=0)Adım: Genel olarak, genel olarak sayı kanunu.[DÜDÜSÜSÜŞÜNÜ:2[DÜŞÜNÜye Olmayanlar İçindekiler)

Rate ConstanturhongFLT:0)k).

Talimatlar kurulduktan sonra, oranı sabit olarak tanımlayabilirsiniz:0)k[Dönetici: 1 ) herhangi bir koşunun verilerinin oran yasalarına göre altüst edilmesi.

0.025 M /s = k · (0.10 M))2).

K = 0.025 / (0.0010) = 25 M)-2[D:2)[*)[*|Dönemli: 1[Dönemli: 3)

(Genel olarak, [[DüzDÜDÜ:0)k[DÜDÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNCÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

Her bir rundan ve ortalama sonuçlardan elde edilen ) hesaplanması akıllıcadır. Consistent values, oranın doğru olduğunu doğrulamaktadır; vahşi olarak çeşitli değerler deneysel sorunlar veya kusurlu bir sipariş atamasını gösterir.

Sınırlar ve Pratik Bakışlar

İlk oranların yöntemi, güçlü iken, özellikle karmaşık reaksiyon sistemleri ile uğraşırken dikkate alınması gereken birkaç önemli sınırlamaya sahiptir.

1. Doğru Erken Zamanlı Veriye ihtiyaç duyar

Yöntem, reaksiyonun başlangıcında ölçüm oranlarına dayanıyor. İlk karıştırma anında değilse veya tespit edilebilir bir gecikme aşaması varsa, ölçüm oranı gerçek kinetiği yansıtmıyor olabilir. Hızlı reaksiyonlar – milisaniyelerde tamamlandı – özel durgunluk veya gider-giriş teknikleri.

2. Sadece Empirical Rate Law'ı verin, Mechanism Değil

İlk oranları ile elde edilen oran yasası bir ampirik denklemdir. Örneğin, kısmi adımlarla bir oran yasası - aynı ampirik oran yasasını oluşturan doğrudan bir iki adım arasında ayrım yapamaz.[Dönem:0).1⁄2 - mekanizma ön-parçacık veya radikaller içerdiğinde mümkün olabilir.

3. Assumes No Back Reaction

Çok başlangıçta, ters tepki negable, ancak küçük denge sabitleriyle geri dönüşümlü tepkiler için, küçük ürün konsantrasyonları bile katkıda bulunabilir.Return reaksiyonları göz ardı etmek için yeterince düşük dönüşümleri ölçemezseniz, yöntem yanlış olur.

4. Pseudo-First-Order Trick for Instability

Bazen tepki veren (örneğin, bir aktı reaksiyonda su) büyük aşırılıkta bulunur. Deney sırasında bu yaklaşım, yöntemin ayrı bir setinde yapılan deneye saygı göstermediği sürece, aşırı tepkiye saygı gösteremez.

5. Heterojen veya Komplek Tepkiler

Yüzeyleri içeren reaksiyonlar veya faz sınırları genellikle basit güç yasasına uymaz. İlk oranların yöntemi hala uygulanabilir, ancak yorum daha fazla nuanced hale gelir. Örneğin, sıfır sipariş oranı, yüzeyin reaksiyona sahip olduğunu gösterebilir.

Araştırma ve Endüstri Uygulamaları

Onun sadeliğine rağmen, ilk oranların yöntemi hem akademik hem de endüstriyel ortamlarda bir işhoru olarak kalır.

  • [FONT:0)Pharmaceutical process development: Yeni bir sentetik adım için fiyat kanununu belirlemede yardımcı olur, kimyagerler ısıyı optimize eder, tepki gösterir ve yan reaksiyonları en üst düzeye çıkarmak için çözücü koşullar.
  • [FONT:0)Environmental kimya: Su veya havadaki kirleticilerin bozulması genellikle karmaşık kinetiği izler. İlk fiyatlar, daha ayrıntılı modelleme ile rafine edilebilir hızlı bir ilk tahmin sağlar.
  • [FONT=0)Biocatized:[[Dönetici:[Dönetici:0) Enzyme kinetics sık sık ilk hız ölçümlerini kullanır (Michaelis-Menten arsaları) maksimum hız ve Michaelis sürekli olarak aynı logaritma analizi uygulanır, ancak matematiksel form farklıdır.

Daha fazla okuma için, [[0)Chemistry LibreTexts sayfası başlangıç oranlarında ) işlenmemiş örneklerle kapsamlı bir genel bakış sunar.[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

Yöntemi genişletmek: Diğer Teknikleri Ne Zaman Kullanılır

İlk oranların yöntemi, manuel olarak (yarısı saatlere kadar) ölçmek için yeterince yavaş olan tepkiler için en iyi şekilde çalışır ve bu önemli bir oto-inhibition veya indüksiyon süresine sahip değildir.Indüksiyon yöntemi ile tepkiler için[Dönetici zinciri tepkileri ile karşılaştırıldığında), ilk oran sıfıra yakın olabilir, ACT:0)

İlk oranı bile ölçmek zor - örneğin, reaksiyon son derece hızlı -chemistler genellikle aynı kinetik teoriye dönüşürler, ancak milisaniyelerde ve mikrosaniyede verileri karıştırabilir.

Başka bir güçlü alternatif, sürekli varyasyonun [Dönetici:0) tersidir (İşin yöntemi), bu, farklı tepki oranları ile bir dizi reaksiyon karışımı kullanır, ancak sürekli toplam konsantrasyon. ilk oranın arsası, mol fraksiyonu en yüksek pozisyondan tepkiyi ortaya çıkarır.Bu yöntem özellikle de 1:1 stoichiometrik ilişkiden şüphelendiğinizde faydalıdır.

Ortak Pitfalls ve Them'dan Nasıl Kaçırmak

  • [FONT:0]Sıcak sıcaklık kontrolünden yoksundur.[[Dönder:) Puan sabitleri yüksek sıcaklık duyarlıdır. Tüm deneyleri aynı sıcaklıkta (±0.1°C ile) çalıştırın ve tam değeri kaydedin. Küçük bir sürüklenme bile, kullanım arasındaki karşılaştırmayı mahvedebilir.
  • [FONT:0) Kırklanmış veya bozulan reaktif reaktifler.[[DÜT:1) İmurities katalizörler veya inhibitörler olarak hareket edebilir. Taze olarak hazır çözümler, reroducability için gereklidir.
  • [FONT:0) İlk oranın ortadan kaldırılması.[ °T:1] Eğer tespit yönteminiz ölü bir zaman veya reaksiyon karışımı zaman equilibrate için zaman alırsa, ilk birkaç veri noktası, çok kısa sürede eğriliği için ham verileri kontrol edebilir ve gerekirse, doğrusal bölgeye sıfıra geri dön.
  • [FONT:0]Rounding emirleri prely.[[Dönetici:0] [Dönder: 1) Deneysel hata, gerçekten ilk siparişin ne olduğu için 1.1 sipariş verebilir. logarithmik analiz kullanın ve mümkünse, çoğaltma belirsizlikleri azaltmak için çalışır.
  • [FONT:0) Çok fazla ürün veya paralel yol yolları göz önünde bulundurulur.[#D][/FONT=0]Bir ürünün tepki veya oluşumuna ilişkin genel bir etki yöntemine göre, iki paralel tepki aynı ölçülebilir tür üretirse, gözlemlenen oran yasası bir kompozit olacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

İlk oranların yöntemi, kinetikistin araç kutusunda vazgeçilmez bir araç olarak kalır. Onun zarafeti basitliklerinde yatıyor: bir tepkinin başlangıcında, deneyer ürün inşalarının komplikasyonlarından kaçınır, tersine reaksiyonlar ve değişen konsantrasyonlar. Matematiksel analiz basit, sadece cebir veya temel logaritmalar gerektirir ve sonuçlar -reksiyon emirlerine ve hız sabittir - tüm sonraki kinetik ve mekanik çalışmalar için temeli ortaya koyar.

Bir öğrenci ilk kez kinetics ile karşılaşmak veya bir sezon araştırmacı, bir roman reaksiyonunu zorlayarak, ilk oranların yöntemine hakim olmak, doğanın tepki hızlarını nasıl kontrol edeceğini kodlayacaktır.