oran sabiti oran kanununda bir orantısallık faktörüdür kimyasal kinetik bu, reaktanların molar konsantrasyonunu reaksiyon hızıyla ilişkilendirir. Olarak da bilinir reaksiyon hızı sabiti veya reaksiyon hızı katsayısı ve denklemde harfle belirtilir k.
Önemli Çıkarımlar: Oran Sabit
- Hız sabiti, k, reaktanların molar konsantrasyonu ile kimyasal reaksiyon hızı arasındaki ilişkiyi gösteren bir orantı sabiti.
- Hız sabiti, reaktanların molar konsantrasyonları ve reaksiyon sırası kullanılarak deneysel olarak bulunabilir. Alternatif olarak, Arrhenius denklemi kullanılarak hesaplanabilir.
- Hız sabitinin birimleri reaksiyon sırasına bağlıdır.
- Hız sabiti gerçek bir sabit değildir, çünkü değeri sıcaklığa ve diğer faktörlere bağlıdır.
Oran Sabit Denklemi
Genel bir kimyasal reaksiyon için:
aA + bB → cC + dD
kimyasal reaksiyon hızı şu şekilde hesaplanabilir:
Oran = k [A]bir[B]b
Terimleri yeniden düzenleyerek, oran sabiti:
hız sabiti (k) = Hız / ([A]bir[B]bir)
Burada k, oran sabiti ve [A] ve [B], A ve B reaktanlarının molar konsantrasyonlarıdır.
A ve b harfleri reaksiyon sırası A'ya göre ve reaksiyonun b sırasına göre. Değerleri deneysel olarak belirlenir. Birlikte, reaksiyonun sırasını verirler, n:
a + b = n
Örneğin, A konsantrasyonunun iki katına çıkarılması reaksiyon hızını ikiye katlar veya A konsantrasyonunu dört katına çıkarırsa, reaksiyon ilk önce A'ya göre sıralanır. Hız sabiti:
k = Hız / [A]
A konsantrasyonunu iki katına çıkarır ve reaksiyon hızı dört kat artarsa, reaksiyon hızı A konsantrasyonunun karesiyle orantılıdır. Reaksiyon, A'ya göre ikinci derecedir.
k = Hız / [A]2
Arrhenius Denkleminden Sabit Oran
Hız sabiti ayrıca, Arrhenius denklemi:
k = Ae-Ea / OS
Burada, A parçacık çarpışma sıklığı için bir sabittir, Ea aktivasyon enerjisi Reaksiyonun R'si, evrensel gaz sabitidir ve T, mutlak sıcaklık. Arrhenius denkleminden, sıcaklık Ana kimyasal reaksiyon hızını etkileyen faktör. İdeal olarak, hız sabiti reaksiyon hızını etkileyen tüm değişkenleri açıklar.
Oran Sabit Birimleri
Hız sabitinin birimleri reaksiyon sırasına bağlıdır. Genel olarak, a + b sırası ile bir reaksiyon için, hız sabitinin birimleri mol1−(m+n)· L(m+n)−1· s−1
- Sıfır mertebeden bir reaksiyon için, oran sabitinin saniyede molar birimi (M / s) veya saniyede litre başına mol (mol·L) vardır.−1· s−1)
- Birinci dereceden bir reaksiyon için, hız sabiti saniyede saniyede bir-1
- İkinci dereceden bir reaksiyon için, hız sabiti saniyede mol başına litre birimine sahiptir (L · mol−1· s−1) veya (M−1· s−1)
- Üçüncü dereceden bir reaksiyon için, hız sabiti saniyede mol karesi başına litre kare birimine sahiptir (L2· mol−2· s−1) veya (M−2· s−1)
Diğer Hesaplamalar ve Simülasyonlar
Daha yüksek mertebeden reaksiyonlar veya dinamik kimyasal reaksiyonlar için kimyagerler bilgisayar yazılımını kullanarak çeşitli moleküler dinamik simülasyonları uygularlar. Bu yöntemler arasında Bölünmüş Eyer Teorisi, Bennett Chandler prosedürü ve Milestoning bulunmaktadır.
Gerçek Bir Sabit Değil
İsmine rağmen, oran sabiti aslında bir sabit değildir. O sadece sabit bir sıcaklıkta doğrudur. Bir katalizör ekleyerek veya değiştirerek, basıncı değiştirerek veya hatta kimyasalları karıştırarak etkilenir. Reaktanların konsantrasyonunun yanı sıra reaksiyonda herhangi bir değişiklik olursa geçerli değildir. Ayrıca, bir reaksiyonun yüksek konsantrasyonda büyük moleküller içermesi çok iyi sonuç vermez çünkü Arrhenius denklemi reaktanların ideal çarpışmalar gerçekleştiren mükemmel küreler olduğunu varsayar.
Kaynaklar
- Connors, Kenneth (1990). Kimyasal Kinetik: Çözeltideki Reaksiyon Oranlarının İncelenmesi. John Wiley ve Oğulları. ISBN 978-0-471-72020-1.
- Daru, János; Stirling, András (2014). "Bölünmüş Eyer Teorisi: Hız Sabit Hesaplaması için Yeni Bir Fikir". J. Chem. Teori Bilgisayar. 10 (3): 1121–1127. DOI:10,1021 / ct400970y
- Isaacs, Neil S. (1995). "Bölüm 2.8.3". Fiziksel Organik Kimya (2. baskı). Harlow: Addison Wesley Longman. ISBN 9780582218635.
- IUPAC (1997) Kimyasal Terminoloji Özeti, 2. baskı. ("Altın Kitap").
- Laidler, K. J., Meiser, J.H. (1982). Fiziksel kimya. Benjamin / Cummings. ISBN 0-8053-5682-7.