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