Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Мгновенная и средняя скорость
- Стехиометрическая зависимость ставок
- Коэффициент положительной реакции
- Предположения о скорости реакции
- Численный расчет скорости реакции
- Графический расчет скорости
Скорость, с которой химические вещества реагируют, сильно варьируется. Для того, чтобы ржаветь гвоздь, нужны годы, а взрывчатка взрывается за тысячи секунд. Обычно скорость реакции включает изменение концентрации вещества в течение определенного периода времени. Вы рассчитываете скорость реакции путем деления изменения концентрации на истекшее время. Вы также можете определить скорость реакции графически, найдя наклон кривой концентрации.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Чтобы рассчитать скорость химической реакции, разделите число молей вещества, израсходованного или произведенного, на количество секунд, необходимое для завершения реакции.
Мгновенная и средняя скорость
Скорость реакции может меняться со временем. Например, когда реагент израсходован, его скорость обычно уменьшается. Таким образом, необходимо различать мгновенную скорость реакции, то есть скорость в данный момент времени, и среднюю скорость, которая определяет скорость в течение реакции.
Стехиометрическая зависимость ставок
Скорости реакции для различных продуктов и реагентов зависят друг от друга в зависимости от стехиометрии реакции. Когда вы определяете скорость для одного вещества в реакции, для определения скорости для других веществ просто нужно умножить молярные отношения на скорость известного вещества. Например, рассмотрим сгорание метана:
СН4 + 2O2 → CO2 + 2H2О
Реакция потребляет два моля кислорода на каждый моль метана и производит один моль углекислого газа и два воды. Скорость реакции для кислорода вдвое выше, чем для метана, но скорость для СО2 такой же, как для метана.
Коэффициент положительной реакции
Скорость реакции всегда должна быть положительным числом. Когда вы рассчитываете скорость реакции для продукта, положительная скорость получается естественным образом, так как концентрация вещества увеличивается со временем. Но вы умножаете расчет для реагента на отрицательный (-1), чтобы он получился положительным, потому что концентрация реагента уменьшается со временем.
Предположения о скорости реакции
Несколько различных факторов окружающей среды могут изменить скорость реакции, включая температуру, давление и присутствие катализаторов. Вы должны знать об этих факторах при расчете ставок. В условиях стандартной температуры и давления (STP) можно предположить, что реакция произошла при комнатной температуре и стандартном атмосферном давлении.
Численный расчет скорости реакции
Вы можете выразить скорость реакции в единицах молей на литр в секунду или моль × л-1 × с-1, Чтобы рассчитать скорость реакции, просто разделите моли вещества, произведенного или потребленного в реакции, и разделите на время реакции в секундах.
Например, 0,2 моля соляной кислоты в 1 литре воды реагируют с 0,2 моля гидроксида натрия, образуя воду и хлорид натрия. Реакция занимает 15 секунд. Вы рассчитываете скорость реакции для соляной кислоты следующим образом:
.2 моль HCl ÷ 1 л = .2 моль на литр (моль × л-1 ).
.2 моль на литр ÷ 15 секунд = 0,0133 моль × л-1 × с-1.
Графический расчет скорости
Вы можете измерить и записать концентрацию продукта или реагента во время реакции. Эти данные обычно дают кривую, которая уменьшается для реагентов и увеличивается для продуктов. Если вы найдете касательную линию в любой точке вдоль кривой, наклон этой линии - это мгновенная скорость для этого момента времени и для этого вещества.