Швидкість реакції
Під швидкістю реакції розуміють зміну концентрації в часі хімічних реакцій [1] .
Фізичною одиницею концентрації є моль/л, тому зміна концентрації з часом повинна бути вказана в моль/л на секунду або хвилину, записана як моль * л -1 * с -1 або хв -1 .
Вимірювання швидкості реакції
Два методи вимірювання швидкості реакції важливі для шкільної хімії, об'ємне вимірювання за допомогою поршневого пробовідбірника та гравіметричне вимірювання за допомогою аналітичних ваг. Обидва методи придатні лише для реакцій, при яких виділяється газ, наприклад реакції соляної кислоти з магнієм або реакції оцтової кислоти з карбонатом кальцію. За допомогою об'ємного методу газ, що утворюється, збирається в газовому шприці, і швидкість реакції газоутворення може бути розрахована на основі збільшення об'єму з часом. У гравітаметричному методі виділення газів спостерігається втрата ваги, з якої потім можна також розрахувати швидкість реакції. Для отримання додаткової інформації див. "Вимірювання швидкості реакції" на сторінках рівня EF.
Інші методи засновані на зміні кольору під час реакції, можливо після додавання індикаторів та використання фотометра. Швидкість реакції можна розрахувати за швидкістю зміни кольору. Дуже вражаючою і простою спробою зробити це є реакція тіоціанату натрію з соляною кислотою. У цій реакції два прозорі розчини реагують, утворюючи каламутну суміш продуктів. Отримана сірка робить суміш продуктів все більш непрозорою. Тепер ви можете просто виміряти час, необхідний для проходження експерименту, перш ніж ви більше не бачите крізь колбу Ерленмейера. Детальніше див. "Експеримент з тіосульфатом соляної кислоти" на сторінках EF.
Основні поняття
Концентрацію c1 вихідної речовини або продукту вимірюють у момент часу t1, потім вимірювання повторюють і змінюють концентрацію c2 вимірюють у момент часу t2. Тоді середня швидкість
Якщо браузер неправильно відображає формули на цій сторінці, розширення MathJax завантажено неправильно. Або веб-переглядач застарів, або в даний час немає підключення до Інтернету.
Хоча середню швидкість дуже легко обчислити, поточну швидкість часто дуже важко визначити. Миттєва швидкість означає швидкість реакції у визначений момент часу t. З математичної точки зору, поточна швидкість - це середня швидкість за проміжок часу, що наближається до нуля.
Якщо, наприклад, збільшення обсягу водню в газовому шприці графічно представити у вигляді кривої з часом, то миттєва швидкість у будь-який момент часу t буде дотичною на кривій у цей момент часу. З іншого боку, середня швидкість була б сексантом, який перетинає криву в двох місцях.
Початкова швидкість, середня швидкість і миттєва швидкість реакції, в якій утворюється продукт
Це означає швидкість реакції на початку хімічної реакції. Початкову швидкість дуже важко виміряти як миттєву швидкість, тому для цього зазвичай використовують середню швидкість протягом перших п’яти чи десяти секунд реакції - тривалість часу, звичайно, залежить від типу самої реакції. У такій швидкій реакції, як нейтралізація кислоти реакція повністю закінчується через частку секунди; За допомогою шкільних ресурсів визначити початкову швидкість тут майже неможливо. У популярній реакції соляної кислоти з цинком або магнієм вимірюється об’єм водню, який утворюється в перші п’ять-десять секунд реакції. Якщо ви варіюєте концентрацію кислоти, ви можете дуже добре показати залежність швидкості реакції від концентрації кислоти.
Поглиблення
Більш детальну інформацію про тему швидкості реакції можна знайти на сторінках з кінетики реакції для рівня EF:
- Römpp Chemie-Lexikon, 9-е видання 1992 року