Sådan beregnes den indledende reaktionshastighed

Kinetik, eller hastigheden af kemiske reaktioner, repræsenterer et af de mest komplekse emner, som gymnasiestuderende og gymnasiekemi studerende står overfor. Hastigheden for en kemisk reaktion beskriver, hvordan koncentrationer af produkter og reaktanter ændrer sig med tiden. Når en reaktion fortsætter, har frekvensen en tendens til at falde, fordi chancen for en kollision mellem reaktanter gradvis bliver mindre. Kemikere har derfor en tendens til at beskrive reaktioner ud fra deres "indledende" hastighed, der henviser til reaktionshastigheden i de første få sekunder eller minutter.

Generelt repræsenterer kemikere kemiske reaktioner i form af <<> aA + bB ---> cD + dD,

hvor A og B repræsenterer reaktanter, C og D repræsenterer produkter, og a, b, c og d repræsenterer deres respektive koefficienter i den afbalancerede kemiske ligning. Hastigheds ligningen for denne reaktion er derefter

rate \u003d (-1 ÷ a) d [A] ÷ dt \u003d (-1 ÷ b) d [B] ÷ dt \u003d (1 ÷ c) d [C ] ÷ dt \u003d (1 ÷ d) d [D] ÷ dt,

hvor firkantede parenteser angiver koncentrationen af reaktanten eller produktet; a, b, c og d repræsenterer koefficienterne fra de afbalancerede kemiske ligninger; og t repræsenterer tid.

1. Balance Ligning
   
   

   Skriv en afbalanceret kemisk ligning til den undersøgte reaktion. Overvej som et eksempel reaktionen af hydrogenperoxid, H2O2, nedbrydning til vand, H2O og ilt, O2:
   

   H2O2 (2) ---> H2O (2) + O2.
   

   En "afbalanceret" reaktion indeholder det samme antal af hver type atom på både venstre og højre side af pilen. I dette tilfælde indeholder begge sider fire hydrogenatomer og to oxygenatomer.
   

2. Konstruktionshastighedsforligning
   
   

   Konstruktionshastighedsforligningen baseret på ligningen givet i introduktionen. Fortsætter eksemplet fra trin 1:
   

   rate \u003d - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt \u003d (1 ÷ 2) d [H2O] ÷ dt \u003d (1 ÷ 1) d [O2] ÷ dt.
   

3. Erstatningsdata
   
   

   Udskift koncentrations- og tidsdata i ligningen fra trin 2 baseret på den information, der er tilgængelig i problemet eller opnået under et eksperiment. For eksempel, for den ovenfor beskrevne reaktion, antages, at følgende data blev opnået:
   

   tid (er), [H2O2] (M) 0, 0,250 10, 0,226
   

   Disse data indikerer, at efter 10 sekunder faldt koncentrationen af hydrogenperoxid fra 0,250 mol pr. Liter til 0,226 mol pr. Liter. Hastighedsligningen bliver derefter
   

   rate \u003d - (1 ÷ 2) d [H2O2] ÷ dt \u003d - (1 ÷ 2) (0,226 - 0,250) ÷ 10 \u003d 0,0012 M /s.
   

   Denne værdi repræsenterer reaktionens starthastighed.