Door Brooke Yool
Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Chemische kinetiek, de studie van reactiesnelheden, is afhankelijk van het begrijpen hoe concentraties van reactanten de snelheid van een reactie beïnvloeden. Een snelheidswet koppelt deze concentraties wiskundig aan de reactiesnelheid en is essentieel voor het voorspellen en controleren van chemische processen.

Een typische tariefwet heeft de vorm:

rate = k [A]^m [B]^n

Hier k is de snelheidsconstante die uniek is voor de reactie, en de exponenten m en n (vaak 1 of 2) weerspiegelen de volgorde van de reactie met betrekking tot elke reactant. De constanten en ordes zijn afgeleid van experimentele gegevens en geven een kwantitatieve beschrijving van de kinetiek van de reactie.

Een tarievenwet schrijven

Hoewel veel reacties als afzonderlijke stappen worden weergegeven, bestaan ze vaak uit meerdere elementaire stappen. De algehele reactiesnelheid wordt bepaald door de langzaamste hiervan, ook wel de snelheidsbepalende stap genoemd. In de onderstaande stappen wordt uiteengezet hoe u deze stap kunt vertalen in een tarievenwet.

Stap 1:Identificeer de snelheidsbepalende stap

Onderzoek kinetische gegevens of een voorgesteld mechanisme om de langzaamste elementaire reactie te lokaliseren. Deze stap is cruciaal omdat deze de totale snelheid bepaalt.

Stap 2:Vertaal reactanten naar de wet

Noem de reactanten die betrokken zijn bij de snelheidsbepalende stap. Als de langzame stap bijvoorbeeld de botsing van twee O₂-moleculen met zich meebrengt, wordt de voorlopige snelheidswet:

rate = k [O₂][O₂]

Merk op dat dit kan worden vereenvoudigd tot rate = k[O₂]² zodra de exponenten zijn bepaald.

Stap 3:Bepaal de reactievolgorde op basis van experimentele gegevens

Voer experimenten uit waarbij u de concentratie van één reactant tegelijk varieert, terwijl u de andere constant houdt. Analyseer hoe het tarief verandert:

• Als het verdubbelen van de concentratie van een reactant de snelheid verdubbelt, is de reactie van de eerste orde in die reactant (exponent=1).
• Als een verdubbeling van de concentratie de snelheid verviervoudigt, is de reactie in die reactant van de tweede orde (exponent=2).

Pas deze analyse toe op elke reactant in de snelheidsbepalende stap om nauwkeurige exponenten toe te wijzen.

TL;DR

Omdat de snelheidsbepalende stap kan verschillen van de algehele reactie, kan uw uiteindelijke snelheidswet afwijken van de initiële reactievergelijking. Gebruik experimentele gegevens om exponenten te verfijnen en ervoor te zorgen dat de wet het kinetische gedrag nauwkeurig weerspiegelt.