Кіріспе
Химиялық реакция жылдамдығы мен реактивтердің концентрациясы арасындағы байланыс
In chemistry, the rate equation (also known as the rate law or empirical differential rate equation) is an empirical differential mathematical expression for the reaction rate of a given reaction in terms of concentrations of chemical species and constant parameters (normally rate coefficients and partial orders of reaction) only. For many reactions, the initial rate is given by a power law such as
where [\mathrm{A}] and [\mathrm{B}] are the molar concentrations of the species \mathrm{A} and \mathrm{B}, usually in moles per liter (molarity, M). The exponents x and y are the partial orders of reaction for \mathrm{A} and \mathrm{B} and the overall reaction order is the sum of the exponents. These are often positive integers, but they may also be zero, fractional, or negative. The order of reaction is a number which quantifies the degree to which the rate of a chemical reaction depends on concentrations of the reactants. In other words, the order of reaction is the exponent to which the concentration of a particular reactant is raised. If the reaction takes place in a closed system at constant temperature and volume, without a build up of reaction intermediates, the reaction rate is defined as
where νi is the stoichiometric coefficient for chemical Xi, with a negative sign for a reactant. The initial reaction rate has some functional dependence on the concentrations of the reactants,
and this dependence is known as the rate equation or rate law. This law generally cannot be deduced from the chemical equation and must be determined by experiment. The constant k is called the rate constant. The exponents, which can be fractional,
In a dilute solution, an elementary reaction (one having a single step with a single transition state) is empirically found to obey the law of mass action. This predicts that the rate depends only on the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients. The differential rate equation for an elementary reaction using product notation is:
Where:
is the rate of change of reactant concentration with respect to time. k is the rate constant of the reaction. represents the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients and multiplied together.
Химияда жылдамдық теңдеуі (сонымен қатар жылдамдық заңы немесе эмпирикалық дифференциалдық жылдамдық теңдеуі деп те аталады) – химиялық түрлердің концентрациялары мен тұрақты параметрлерге (әдетте жылдамдық коэффициенттері мен реакцияның ішінара ретіне) байланысты, берілген реакцияның жылдамдығын сипаттайтын эмпирикалық дифференциалдық математикалық өрнек. Көптеген реакциялар үшін бастапқы жылдамдық қуат заңы арқылы беріледі, мысалы:
In chemistry, the rate equation (also known as the rate law or empirical differential rate equation) is an empirical differential mathematical expression for the reaction rate of a given reaction in terms of concentrations of chemical species and constant parameters (normally rate coefficients and partial orders of reaction) only. For many reactions, the initial rate is given by a power law such as
where [\mathrm{A}] and [\mathrm{B}] are the molar concentrations of the species \mathrm{A} and \mathrm{B}, usually in moles per liter (molarity, M). The exponents x and y are the partial orders of reaction for \mathrm{A} and \mathrm{B} and the overall reaction order is the sum of the exponents. These are often positive integers, but they may also be zero, fractional, or negative. The order of reaction is a number which quantifies the degree to which the rate of a chemical reaction depends on concentrations of the reactants. In other words, the order of reaction is the exponent to which the concentration of a particular reactant is raised. If the reaction takes place in a closed system at constant temperature and volume, without a build up of reaction intermediates, the reaction rate is defined as
where νi is the stoichiometric coefficient for chemical Xi, with a negative sign for a reactant. The initial reaction rate has some functional dependence on the concentrations of the reactants,
and this dependence is known as the rate equation or rate law. This law generally cannot be deduced from the chemical equation and must be determined by experiment. The constant k is called the rate constant. The exponents, which can be fractional,
In a dilute solution, an elementary reaction (one having a single step with a single transition state) is empirically found to obey the law of mass action. This predicts that the rate depends only on the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients. The differential rate equation for an elementary reaction using product notation is:
Where:
is the rate of change of reactant concentration with respect to time. k is the rate constant of the reaction. represents the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients and multiplied together.
мұндағы [\mathrm{A}] және [\mathrm{B}] – \mathrm{A} және \mathrm{B} түрлерінің молярлық концентрациялары, әдетте литрге моль (молярлық, M) есебімен. x және y экспоненттері – \mathrm{A} және \mathrm{B} үшін реакцияның ішінара реті, ал жалпы реакция реті – экспоненттердің қосындысы. Бұл көбінесе оң бүтін сандар, бірақ олар нөл, бөлшектік немесе теріс болуы мүмкін. Реакция реті – химиялық реакцияның жылдамдығы реактивтердің концентрациясына қаншалықты тәуелді екенін көрсететін сан. Басқаша айтқанда, реакцияның реті – белгілі бір реактивтің концентрациясының дәрежесін көрсететін экспонент. Егер реакция тұрақты температура мен көлемде, реакция аралық өнімдері жиналмайтын жабық жүйеде жүргізілсе, реакция жылдамдығы былай анықталады:
In chemistry, the rate equation (also known as the rate law or empirical differential rate equation) is an empirical differential mathematical expression for the reaction rate of a given reaction in terms of concentrations of chemical species and constant parameters (normally rate coefficients and partial orders of reaction) only. For many reactions, the initial rate is given by a power law such as
where [\mathrm{A}] and [\mathrm{B}] are the molar concentrations of the species \mathrm{A} and \mathrm{B}, usually in moles per liter (molarity, M). The exponents x and y are the partial orders of reaction for \mathrm{A} and \mathrm{B} and the overall reaction order is the sum of the exponents. These are often positive integers, but they may also be zero, fractional, or negative. The order of reaction is a number which quantifies the degree to which the rate of a chemical reaction depends on concentrations of the reactants. In other words, the order of reaction is the exponent to which the concentration of a particular reactant is raised. If the reaction takes place in a closed system at constant temperature and volume, without a build up of reaction intermediates, the reaction rate is defined as
where νi is the stoichiometric coefficient for chemical Xi, with a negative sign for a reactant. The initial reaction rate has some functional dependence on the concentrations of the reactants,
and this dependence is known as the rate equation or rate law. This law generally cannot be deduced from the chemical equation and must be determined by experiment. The constant k is called the rate constant. The exponents, which can be fractional,
In a dilute solution, an elementary reaction (one having a single step with a single transition state) is empirically found to obey the law of mass action. This predicts that the rate depends only on the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients. The differential rate equation for an elementary reaction using product notation is:
Where:
is the rate of change of reactant concentration with respect to time. k is the rate constant of the reaction. represents the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients and multiplied together.
мұнда νi – химиялық Xi үшін стехиометриялық коэффициент, реактив үшін теріс таңбамен. Реакцияның бастапқы жылдамдығы реактивтердің концентрациясына функционалдық тәуелділікке ие, ал бұл тәуелділік жылдамдық теңдеуі немесе жылдамдық заңы деп аталады. Бұл заңды химиялық теңдеуден шығаруға болмайды және оны тәжірибе арқылы анықтау қажет. Тұрақты k – жылдамдық тұрақтысы деп аталады. Экспоненттердің мәні бөлшектік болуы мүмкін.
In chemistry, the rate equation (also known as the rate law or empirical differential rate equation) is an empirical differential mathematical expression for the reaction rate of a given reaction in terms of concentrations of chemical species and constant parameters (normally rate coefficients and partial orders of reaction) only. For many reactions, the initial rate is given by a power law such as
where [\mathrm{A}] and [\mathrm{B}] are the molar concentrations of the species \mathrm{A} and \mathrm{B}, usually in moles per liter (molarity, M). The exponents x and y are the partial orders of reaction for \mathrm{A} and \mathrm{B} and the overall reaction order is the sum of the exponents. These are often positive integers, but they may also be zero, fractional, or negative. The order of reaction is a number which quantifies the degree to which the rate of a chemical reaction depends on concentrations of the reactants. In other words, the order of reaction is the exponent to which the concentration of a particular reactant is raised. If the reaction takes place in a closed system at constant temperature and volume, without a build up of reaction intermediates, the reaction rate is defined as
where νi is the stoichiometric coefficient for chemical Xi, with a negative sign for a reactant. The initial reaction rate has some functional dependence on the concentrations of the reactants,
and this dependence is known as the rate equation or rate law. This law generally cannot be deduced from the chemical equation and must be determined by experiment. The constant k is called the rate constant. The exponents, which can be fractional,
In a dilute solution, an elementary reaction (one having a single step with a single transition state) is empirically found to obey the law of mass action. This predicts that the rate depends only on the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients. The differential rate equation for an elementary reaction using product notation is:
Where:
is the rate of change of reactant concentration with respect to time. k is the rate constant of the reaction. represents the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients and multiplied together.
Сұйытылған ерітіндіде элементарлық реакция (бір қадамнан және бір өту күйінен тұратын реакция) эмпирикалық түрде массалық әрекет заңына бағынады. Бұл жылдамдық тек реактивтердің концентрациясына, олардың стехиометриялық коэффициенттерінің дәрежесіне көтерілген күйіне тәуелді екенін болжайды. Элементарлық реакцияның дифференциалдық жылдамдық теңдеуі өнімдерді пайдалана отырып былай жазылады:
In chemistry, the rate equation (also known as the rate law or empirical differential rate equation) is an empirical differential mathematical expression for the reaction rate of a given reaction in terms of concentrations of chemical species and constant parameters (normally rate coefficients and partial orders of reaction) only. For many reactions, the initial rate is given by a power law such as
where [\mathrm{A}] and [\mathrm{B}] are the molar concentrations of the species \mathrm{A} and \mathrm{B}, usually in moles per liter (molarity, M). The exponents x and y are the partial orders of reaction for \mathrm{A} and \mathrm{B} and the overall reaction order is the sum of the exponents. These are often positive integers, but they may also be zero, fractional, or negative. The order of reaction is a number which quantifies the degree to which the rate of a chemical reaction depends on concentrations of the reactants. In other words, the order of reaction is the exponent to which the concentration of a particular reactant is raised. If the reaction takes place in a closed system at constant temperature and volume, without a build up of reaction intermediates, the reaction rate is defined as
where νi is the stoichiometric coefficient for chemical Xi, with a negative sign for a reactant. The initial reaction rate has some functional dependence on the concentrations of the reactants,
and this dependence is known as the rate equation or rate law. This law generally cannot be deduced from the chemical equation and must be determined by experiment. The constant k is called the rate constant. The exponents, which can be fractional,
In a dilute solution, an elementary reaction (one having a single step with a single transition state) is empirically found to obey the law of mass action. This predicts that the rate depends only on the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients. The differential rate equation for an elementary reaction using product notation is:
Where:
is the rate of change of reactant concentration with respect to time. k is the rate constant of the reaction. represents the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients and multiplied together.
Мұнда:
– уақытқа қатысты реактивтің концентрациясының өзгеру жылдамдығы. k – реакцияның жылдамдық тұрақтысы. – реактивтердің концентрациясы, олардың стехиометриялық коэффициенттерінің дәрежесіне көтеріліп, көбейтілген.
In chemistry, the rate equation (also known as the rate law or empirical differential rate equation) is an empirical differential mathematical expression for the reaction rate of a given reaction in terms of concentrations of chemical species and constant parameters (normally rate coefficients and partial orders of reaction) only. For many reactions, the initial rate is given by a power law such as
where [\mathrm{A}] and [\mathrm{B}] are the molar concentrations of the species \mathrm{A} and \mathrm{B}, usually in moles per liter (molarity, M). The exponents x and y are the partial orders of reaction for \mathrm{A} and \mathrm{B} and the overall reaction order is the sum of the exponents. These are often positive integers, but they may also be zero, fractional, or negative. The order of reaction is a number which quantifies the degree to which the rate of a chemical reaction depends on concentrations of the reactants. In other words, the order of reaction is the exponent to which the concentration of a particular reactant is raised. If the reaction takes place in a closed system at constant temperature and volume, without a build up of reaction intermediates, the reaction rate is defined as
where νi is the stoichiometric coefficient for chemical Xi, with a negative sign for a reactant. The initial reaction rate has some functional dependence on the concentrations of the reactants,
and this dependence is known as the rate equation or rate law. This law generally cannot be deduced from the chemical equation and must be determined by experiment. The constant k is called the rate constant. The exponents, which can be fractional,
In a dilute solution, an elementary reaction (one having a single step with a single transition state) is empirically found to obey the law of mass action. This predicts that the rate depends only on the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients. The differential rate equation for an elementary reaction using product notation is:
Where:
is the rate of change of reactant concentration with respect to time. k is the rate constant of the reaction. represents the concentrations of the reactants, raised to the powers of their stoichiometric coefficients and multiplied together.
Нөлдік тапсырыс
Нөлдік ретті реакцияларда реакция жылдамдығы реагенттің концентрациясына тәуелді емес, сондықтан оның концентрациясын өзгерту реакция жылдамдығына ешқандай әсер етпейді. Осылайша, концентрация уақыт бойынша сызықты түрде өзгереді. Мұндай жағдай, егер реакцияға бір мезгілде реакцияға түсетін реагент молекулаларының саны шектелсе, мысалы, реакция ферментпен немесе катализдік бетпен жанасуды қажет етсе, туындауы мүмкін. Жылдамдықты бақылайтын фермент концентрациясынан реагент концентрациясы әлдеқайда жоғары болғанда, көптеген фермент катализдейтін реакциялар нөлдік ретті болады, нәтижесінде фермент қаныққан күйде болады. Мысалы, бауыр алкоголь дегидрогеназасы (LADH) ферментінің этанолды ацетальдегидке биологиялық тотықтыруы этанолға қатысты нөлдік ретті реакция болып табылады. Сол сияқты, катализдік бет қаныққан болса, гетерогенді катализ реакциялары да нөлдік ретті болуы мүмкін. Мысалы, ыстық вольфрам бетінде жоғары қысымда фосфин (PH3) ыдырауы фосфинге қатысты нөлдік ретті реакция болып табылады және тұрақты жылдамдықпен ыдырайды.
Теріс рет
Реакция жылдамдығы затқа қатысты теріс бөлшектік реттілікке ие болуы мүмкін. Мысалы, озонның (O3) оттегіге айналуы, оттегінің көп мөлшерінде болған жағдайда, жылдамдық теңдеуімен сипатталады. Бұл озонға екінші рет, ал оттегіге (-1) рет сәйкес келеді. Бөлшектік реттілік теріс болған жағдайда, жалпы реттілік әдетте анықталмаған деп есептеледі. Жоғарыдағы мысалда, мысалы, бөлшектік реттіліктердің қосындысы бірге тең болса да, реакция бірінші реттік деп сипатталмайды, себебі жылдамдық теңдеуі қарапайым бірінші реттік реакциядан күрделі.
Қарапайым мысалдың жалпылауы
Егер t = 0 уақытындағы концентрация жоғарыда көрсетілгеннен өзгеше болса, жоғарыдағы оңайлатулар күшін жойтады және дифференциалдық теңдеулер жүйесін шешу қажет. Дегенмен, бұл жүйені дәл шешу арқылы келесі жалпыланған өрнектерді алуға болады: Тепе-теңдік тұрақтысы бірлікке жақын болғанда және реакция жылдамдықтары өте жоғары болса, мысалы молекулалардың конформациялық талдауында, жылдамдық тұрақтыларын анықтау үшін басқа әдістер қажет, мысалы, ЯМР спектроскопиясында толық сызық пішінін талдау.
When the equilibrium constant is close to unity and the reaction rates very fast for instance in conformational analysis of molecules, other methods are required for the determination of rate constants for instance by complete lineshape analysis in NMR spectroscopy.
Параллель немесе бәсекелестік реакциялар
Бір зат бір уақытта екі түрлі өнімдің пайда болуына себеп болғанда, қатар немесе бәсекелес реакция жүзеге асады.
Бірінші және екінші реттік реакциялар
Бұл бімолекулярлық реакцияны зерттегенде және бір мезгілде гидролиз (бұл псевдо-бірінші реттілік деп қарастырылуы мүмкін) жүргенде болуы мүмкін: гидролиз реакция кинетикасын зерттеуді қиындатады, себебі кейбір реагент қатар реакцияда "төгеледі". Мысалы, A, R-мен реакцияласып, C өнімін береді, бірақ сонымен қатар гидролиз реакциясы A-ның бір бөлігін алып, B, қосалқы өнімді береді: A + H2O > B және A + R > C. Жылдамдық теңдеулері: және , мұндағы – псевдо-бірінші реттік тұрақты. Негізгі өнім [C] үшін интегралдық теңдеу: , бұл [A]0-қа қарағанда [C] концентрациясы төмен болғанда ғана қолданылуы мүмкін. B концентрациясы келесі арқылы [C] концентрациясымен байланысты: .
The integrated equations were analytically obtained but during the process it was assumed that Therefore, previous equation for [C] can only be used for low concentrations of [C] compared to [A]0