Hız denklemi

Hız denklemi (veya hız yasası), bir kimyasal reaksiyonun hızını hesaplamak için kullanılan bir denklemdir. Genel bir aA + bB → C reaksiyonu için hız denklemi şöyledir:

r = k [ A ] x [ B ] y {\displaystyle r\;=\;k[\mathrm {A} ]^{x}[\mathrm {B} ]^{y}} $r\;=\;k[\mathrm {A} ]^{x}[\mathrm {B} ]^{y}$

Burada, [A] ve [B] A ve B konsantrasyonlarıdır. x ve y hangi adımın hız belirleyici olduğuna bağlıdır. Eğer reaksiyon mekanizması A ve B'nin birbirine çarptığı ve daha sonra bir geçiş durumundan geçerek ürünlere gittiği çok basit bir mekanizma ise, o zaman x=a ve y=b olur. k reaksiyonun hız sabitidir. Bu sıcaklık, basınç ve diğer koşullara göre değişir.

Hız denklemi bir diferansiyel denklemdir. Entegre edilirse, reaktiflerin ve ürünlerin konsantrasyonunun zamanla nasıl değiştiğini söyleyen bir denklem bulunur.

Özel durumlarda, denklemi çözmek ve k'yı bulmak çok kolaydır. Örneğin, birinci dereceden bir reaksiyonda denklem şöyledir:

r = - d [ A ] d t = k [ A ] {\displaystyle r=-{\frac {d[A]}{dt}}=k[A]} $r=-{\frac {d[A]}{dt}}=k[A]$

Verileri entegre etmek:

ln [ A ] = - k t + ln [ A ] 0 {\displaystyle \ \ln {[A]}=-kt+\ln {[A]_{0}}} $\ \ln {[A]}=-kt+\ln {[A]_{0}}$

Dolayısıyla, ln [ A ] {\displaystyle \ln {[A]}} $\ln {[A]}$ 'nın t zamanına karşı grafiği - k {\displaystyle -k} $-k$ eğimli düz bir çizgi verir.

Bazen, reaksiyonun birinci dereceden bir reaksiyon gibi görünmesi için deneyler yapılabilir. Eğer bir reaktifin konsantrasyonu aynı yüksek değerde tutulursa, o zaman bir sabit olarak düşünülebilir. Denklem r = k [ A ] [ B ] = k ′ [ A ] {\displaystyle r=k[A][B]=k'[A]} $r=k[A][B]=k'[A]$ olur; burada k' sözde birinci dereceden hız sabitidir. Daha sonra k' hesaplamak için yukarıdaki yöntem kullanılabilir.

Sorular ve Yanıtlar

S: Hız denklemi nedir?

C: Hız denklemi (veya hız yasası) kimyasal reaksiyonun hızını hesaplamak için kullanılan bir denklemdir. Reaktanların ve ürünlerin konsantrasyonlarının yanı sıra sıcaklık ve basınç gibi diğer koşulları da dikkate alır.

S: Hız sabiti nasıl hesaplanabilir?

C: Özel durumlarda, diferansiyel denklemi çözmek ve integralini alarak k'yi bulmak mümkündür. Örneğin, birinci dereceden bir reaksiyonda, t zamanına karşı ln[A] grafiği -k eğimli düz bir çizgi verecektir.

S: Genel reaksiyon formülünde x ve y neyi temsil eder?

C: x ve y hangi adımın hız belirleyici olduğuna bağlıdır. Eğer reaksiyon mekanizması çok basitse, A ve B birbirlerine çarptıktan sonra bir geçiş durumundan geçerek ürünlere ulaşıyorsa, o zaman x=a ve y=b olur.

S: Bir reaktifin konsantrasyonu yüksekse k değerini hesaplamanın başka bir yolu var mı?

C: Evet, eğer bir reaktif sabit olarak düşünülebilecek yüksek bir konsantrasyona sahipse, o zaman sözde birinci derece hız sabiti (k') olarak bilinen şey olur. Bu, k' değerini hesaplamak için de kullanılabilir.

S: Sıcaklık hız sabitini nasıl etkiler?

C: Hız sabiti sıcaklık, basınç ve diğer koşullara bağlı olarak değişir.

S: Hız denklemi ne tür bir denklemdir?

C: Hız denklemi bir diferansiyel denklemdir.