Hastighetsekvationen

Kinetik är läran om hur snabbt och på vilket sätt som kemiska processer sker.

 

Allmänt

Då vi på denna sidan behandlar kinetik kommer vi att göra vissa generaliseringar. Vi förutsätter att alla bestämningar av reaktionshastighet sker i början av reaktionen då ingen bakåtreaktion från produkter till reaktanter kan ske. Vidare kommer vi inte att behandla alla reaktionsordningar, utan bara några för att visa grunderna för kinetik.

 

 

Hastighetsekvationen

Hastighetsekvationen uttrycks ofta på detta sätt för reaktanter:

\( R = - \frac{\Delta[A]}{\Delta t} = k[A]^l[B]^m[C]^n\)

Där:

R är reaktionshastigheten. Enhet: M/s (koncentration/sekund)

k är hastighetskonstanten. Enhet: M1-l-m-n/s. Enheten beror på reaktionens ordning och antal reaktanter som hastigheten beror på.

l, m, n är heltal som uttrycker reaktionsordningen. Vanligast är tal mellan 0-2, men högre tal finns också.

 

Hastighetsekvationen gäller endast om eventuell bakåtreaktion är försumbar.

 

Den första delen av ekvationen där man bara uttrycker förändringen i en koncentration används sällan, utan det är den andra delen med: R=k[A]l[B]m[C]n som man i grundläggande kinetik använder sig av för att bestämma reaktionsordning på de olika reaktanterna.

Reaktionsordningen talar om hur reaktionen beror på de olika reaktanterna. Då vi har 0:te (nollte) reaktionsordningen beror reaktionshastigheten inte på reaktanten alls, utan sker i en förbestämd takt oberoende av koncentration.

I 1:a och 2:a reaktionsordningen beror reaktionshastigheten på koncentrationen av reaktanterna, men olika mycket. I 2:a reaktionsordningen beror reaktionshastigheten mer på reaktanten än den gör i 1:a.

 

 

Integrerade hastighetsekvationen

För att lättare kunna analysera reaktionsordning och hastighetskonstant använder man sig av något som kallas integrerade hastighetsekvationer. Dessa är integraler av hastighetsekvationen för de respektive ordningarna.

Nollte ordningen: [A] = -kt + [A]0

Första ordningen: ln[A] = -kt + ln[A]0

Andra ordningen: \( \frac{1}{[A]} = kt + \frac{1}{[A]_0}\)

Där

[A] är koncentrationen som finns vid en vis tid

[A]0 är koncentrationen av ämnet A innan reaktionen börjar.

k är hastighetskonstanten

t är tid i sekunder

 

Fördelen med de integrerade hastighetsekvationerna är att de, om de är av rätt ordning, producerar en rät linje om man sätter in dem i en graf. Märk att sättet de är skrivna på liknar räta linjens ekvation: y=kx+m

 

Då vi har ett experiment och vi får ut koncentrationerna av ämnet A vid olika tidpunkter kan vi bedömma vilken reaktionsordning A har. Säg att vi har fått ut 6 värden på t och [A], vi kan då bestämma vilken reaktionsordning vi har på A. Plotta de olika linjerna, och se vilken som ger en rät linje.

Lutningen vid 0:te och 1:a ordningen har lutningen -k på den räta linjen i grafen.

Lutningen vid 2:a ordningen har lutningen k på den räta linjen i grafen.


Artikeln skriven av Matias Ekstrand. Lämna feedback / ställ en fråga.
Publicerad 11 april 2009. Senast uppdaterad 15 november 2014.

Kommentarer är stängda