Tepkime Hız Yasaları
Bir hız yasası, bir tepkimenin hızının reaktanlarının derişimlerine nasıl bağlı olduğunu ifade eder ve entegre formu, bu derişimlerin zamanla nasıl değiştiğini öngörür.
Tanım
Bir tepkime hız yasası, bir tepkimenin anlık hızını, her biri kendi mertebesini tanımlayan bir üsse yükseltilmiş reaktan derişimleriyle ilişkilendiren, sıcaklığa bağlı bir hız sabiti içeren ampirik bir denklemdir.
Kapsam
Bu konu, hız yasalarının deneysel olarak belirlenmesini kapsar: tepkime hızının tanımı, mertebe ve molekülerite kavramları, hız sabiti ve mertebeleri bulmak için başlangıç hızları ve izolasyon gibi yöntemler. Sıfırıncı, birinci ve ikinci mertebeden tepkimeler için entegre hız denklemlerini, bunlara karşılık gelen yarı ömürleri ve tersinir, paralel ve ardışık tepkimelerin analizini geliştirir. Mekanizmaların hız yasalarından yeniden yapılandırılması ve hız sabitlerinin teorik kökeni ayrı konularda ele alınmaktadır.
Temel sorular
- Tepkime mertebesi, derişim-zaman verilerinden deneysel olarak nasıl belirlenir?
- Yaygın tepkime mertebeleri için entegre hız denklemleri ve yarı ömürler nelerdir?
- Molekülerite ve mertebe nasıl farklılık gösterir ve neden çakışmaları gerekmeyebilir?
- Paralel ve ardışık tepkimeler kinetik olarak nasıl analiz edilir?
Anahtar kavramlar
- Tepkime hızı ve hız sabiti
- Mertebe ve molekülerite
- Entegre hız denklemleri
- Yarı ömür ve karakteristik zaman
- Başlangıç hızları ve izolasyon yöntemi
Temel kuramlar
- Entegre hız yasaları
- Belirli bir mertebe için diferansiyel hız yasasının entegre edilmesi, açık derişim-zaman ilişkileri, mertebeyi tanımlayan doğrusal grafikler ve birinci mertebe tepkimeler için sabit olan ancak diğer durumlarda derişime bağlı olan karakteristik yarı ömürler sağlar.
- İzolasyon ve başlangıç hızları ile mertebe tayini
- Bir reaktan dışındaki tüm reaktanları büyük fazlalıkta tutarak veya ürünler birikmeden hemen başlangıçta hızları ölçerek, her bir reaktana olan bağımlılık izole edilebilir ve genel hız yasası oluşturulabilir.
Klinik önem
Hız yasaları, kimyasal reaktörler için tasarım denklemlerini belirler, ilaçların ve reaktiflerin bozunmasını ve raf ömrünü öngörür, farmakokinetikte dozaj ve eliminasyon zamanlamasını yönetir ve çevresel sistemlerde kirleticilerin kalıcılığını nicel olarak belirler.
Tarihçe
Wilhelmy'nin 1850'deki sükroz inversiyonu çalışması ilk nicel hız yasasını vermiştir; Guldberg ve Waage'nin 1860'lardaki kütle etkisi yasası hızları derişimlerle ilişkilendirmiş ve van't Hoff, 1884'teki kimyasal dinamik çalışmalarıyla mertebe ve moleküleriteyi sistemleştirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Ludwig Wilhelmy
- Cato Maximilian Guldberg
- Peter Waage
İlgili konular
Temel eserler
- atkins2018
- laidler1987
Sıkça sorulan sorular
- Bir tepkime kesirli, hatta sıfır mertebeye sahip olabilir mi?
- Evet. Kesirli mertebeler genellikle karmaşık çok adımlı mekanizmalardan kaynaklanmaktadır ve sıfır mertebe, hızın reaktan derişimi dışında, örneğin doymuş bir katalizör yüzeyi gibi başka bir şey tarafından sınırlanması durumunda ortaya çıkmaktadır, bu nedenle bir reaktan neredeyse tükenene kadar hız sabit kalır.
- Birinci mertebe bir tepkimenin yarı ömrü neden derişimden bağımsızdır?
- Birinci mertebe kinetik için hız, derişimle doğru orantılıdır, bu nedenle birim zamandaki kesirli azalma sabittir; yarıya düşme süresi, başlangıç miktarı ne olursa olsun aynıdır, bu nedenle radyoaktif bozunmanın sabit bir yarı ömrü bulunmaktadır.