A kinetikai egyenlet egyszerű és komplex reakciók
Úgynevezett kinetikus leíró egyenleteket a hatása a reaktánsok koncentrációja a kémiai reakciók sebességének. Kinetic egyenletek alapján a tömeghatás törvénye (Guldberg és Waage, 1867): a kémiai reakciók sebességének egyenesen arányos a termék a koncentrációk a reagensek felvetett bizonyos mértékig mutatók.
A matematikai kifejezése tömeghatás törvénye a feltételekhez reakció: aA + BB + CC → P
Meg van írva a következő:
ahol k - sebességi állandó, amely alapvető jellemzője a kinetikus reakciók. Ez függ a hőmérséklettől és a természet az anyagok és azok koncentrációját irigység;
[A], [B], [C] - a reaktánsok koncentrációja, mol / l;
x, y és z - sorrendben a reakció az anyagok.
Általános eljárás a reakció (n) egyenlő: n = x + y + z.
Az, hogy a reakció lefutását csak kísérletileg. Ez az érték a formális és bármilyen értéket felvehet: pozitív, negatív, egész szám, frakcionált, és 0. Például, a gyökös reakció H2 + Br2 → 2 HBr kinetikai egyenlet van írva a következő: = K [H2] [Br2] 1/2 .
Csak a rend és molekuláris mérkőzés egyszerű reakciókat. Így a reakció H2 + I2 → 2 HI, a kinetikus egyenlet a következő formában: = K [H2] [I2].
Kinetikai jellemzése egyszerű reakciók
1) Reakció nulladrendű (n = 0) .K nimotnosyatsyafotohimicheskie, katalitikus és enzimes reakciók (magas szubsztrátum koncentrációk), azaz az ilyen reakciók aránya, ami független a reaktánsok koncentrációja (21. ábra).
21. ábra - kinetikai görbe a nulla-rendű reakciók
Feltételes egyenlet nulladrendű reakció: A ® R.
A kinetikai egyenlet: = K [A] 0 = k.
A sebességi állandó kiszámítása a következő egyenlet szerint:
fele reakcióidő (# 964; ½) - a szükséges időt, hogy csökkentsék a koncentrációját a kiindulási anyag kétszer. Zéró-rendű reakciók is:
2) elsőrendű reakciók (n = 1). Ezek közé tartozik a katalitikus és enzimes reakciók (alacsony szubsztrátum koncentrációk), radioaktív bomlás, gyógyszerek eliminációja az emberi testből (22. ábra). Feltételes egyenlet elsőrendű reakció: A ® R.
A kinetikai egyenlet: = K [A]
A sebességi állandó kiszámítása a következő egyenlet szerint:
22. ábra - kinetikai reakció görbét az elsőrendű
fele reakcióidőt biztosít az elsőrendű reakció:
A felezési egyes radionuklidok:
3) A reakciókat a másodrendű (n = 2). Ezek közé tartozik a hidrolízis a fehérjék, zsírok, szénhidrátok és más biológiailag aktív vegyületek.
Feltételes egyenlete másodrendű reakció: 2 A ® P vagy A + B ® P
Kinetic egyenletek: = K · [A] 2, vagy = k [A] · [B]
A sebességi állandó kiszámítása a következő egyenlet szerint:
fele reakcióidő a másodrendű reakció:
Kinetikai jellemzése összetett reakciók
Feltételes egyenlet reverzibilis reakció:
A kinetikai egyenlet: = k1 [A] - k2 [B],
ahol K1 és K2 - sebességi állandó az előremenő és visszatérő reakciók.
Feltételes egyenlet párhuzamos reakciók:
Például, a termikus bomlása kálium-klorát lehet reprezentálni:
3) Az egymást követő reakciót.
Feltételes egyenlet szekvenciális reakció,
ahol K1 - állandója az első szakaszban a folyamatot;
k2 - állandó a második fázisában.
A reakció sebessége lassú a sebessége (sebességmeghatározó) lépésben. Ha a sebességmeghatározó lépés az első folyamat, a kinetikus egyenlet van írva, mint a = k2 [A], és ha a második szakaszban lassan játszódik le, majd a = k2 [B]
A hőmérséklet hatása a kémiai reakciók sebességének
Ábra 23-26 mutatja a függőség a kémiai reakciók sebességének a különböző típusú hőmérséklet.
A legtöbb kémiai reakciók sebessége növekszik a hőmérséklet emelkedésével (23. ábra).
23. ábra - A hőmérséklet hatása az arány a legtöbb kémiai reakciók
Sebesség trimolekuláris reakciók növekvő hőmérséklettel csökken (24. ábra).
24. ábra - A hőmérséklet hatása a reakció sebességére trimolekuláris
A gyökképződés sebességét (lánc) reakciót a hőmérséklet növelésével fokozatosan növekszik, amíg el nem éri a robbanásveszélyes rezsim. Robbanásveszélyes mód megfelel egy meredek emelkedése a reakció sebessége állandó hőmérsékleten (25. ábra).
25. ábra - A hőmérséklet hatása az arány a radikális REA ktsy
Sebességének növelése enzimes reakciók megfigyelt növekvő hőmérséklet körülbelül 60 ° C-on, majd a hőmérséklet növelésével csak vezet csökkenti a folyamat sebességét. Ez a minta a tulajdonság megmagyarázza a funkciók enzimek (fehérje jellegű anyagok). Emelt hőmérsékleten a fehérje denaturálódását és csökkentése a katalitikus enzimek aktivitását (26. ábra).
26. ábra - A hőmérséklet hatása az arány a enzimes reakciók
A legtöbb kémiai reakciók végre van't Hoff szabály: ha a hőmérséklet emelkedik minden 10 0 reakció sebessége megnő 2 - 4-szer. Ez a szabály lehet kifejezni, mint egy egyenlet:
ahol T1 és T2, - a kezdeti és a végső hőmérséklet,
# 947; - hőmérsékleti együttható (2 Biokémiai reakciók 1.5 Lényegesen pontosabb sebesség és hőmérséklet-függését írja le az Arrhenius-egyenlet: ahol k0 - állandók arányosság, az úgynevezett pre-exponenciális faktor, Ea - aktiválási energia, kJ / mól. A szempontból az elmélet az aktív komplex, aktiválási energia - a képződési energiája az aktív komplex a reagensek. Aktív komplex - ez egy közbenső részecske, amelyben a régi kötések még nem teljesen hatással, és az új - nem teljesen kialakult. A rendszer a kémiai reakció: A + BA ... B → P Más szóval, a kémiai reakció zajlik le, ha a reagensek molekula legyőzi a energia gát a reakció. Az energia változások során bekövetkező áramlás egy kémiai reakció, jelennek energia felhasználásával diagramok (27. ábra). 27. ábra - Az energia diagramja exoterm reakció A aktiválási energia függ a reaktánsok természetétől, és független a hőmérséklet. Növekvő hőmérséklettel, a frakció aktív molekulák a reakcióelegyben növekszik. képes legyőzni az energia gát a kémiai reakciót, amely a növekedés a sebességét. Amellett, hogy a termikus, nem termikus, vannak olyan módon, hogy aktiválja molekulák: fotokémiai, elektromos és sugárzás.Kapcsolódó cikkek