속도 상수는 얼마입니까?
주어진 온도에서의 화학 반응 속도를 반응물의 농도 (단 분자 반응에서) 또는 반응물의 농도의 생성물과 관련된 상수를 속도 상수라고합니다. 속도 법률 표현에서 비례 상수는 반응의 속도 상수로 알려져 있습니다.
방정식의 일반적인 표현을 고려해 봅시다 :
AA+BB → CC+DD
여기서 A, B, C, D는 해당 반응물 및 제품의 화학량 론적 계수입니다. 화학 동역학에 대한 연구에 따르면, 우리는 다음과 같이 반응의 속도 발현을 쓸 수 있습니다.
[a] x [b] y
에 비례하는 속도여기서 x와 y는 음수와 0이 모두 될 수있는 실제 값을 가정하는 해당 상수입니다.
비례 부호를 제거하려면 상수 k를 추가해야한다는 것을 알고 있습니다. 이제이 방정식은 다음과 같습니다.
rate =k* [a] x [b] y
화학 동역학의 언어로 된이 K는 속도 상수로 알려져 있습니다. 속도 상수와 그 단위의 값은 반응 유형에 따라 다릅니다.
참고 :공식은 해당 반응에 대해서만 도출되지만 일반적으로 유효합니다.
속도 상수의 주요 특징 :
➢ 반응 속도의 척도 - k의 값이 클수록 반응 속도가 커지고 그 반대도 마찬가지입니다.
k k의 값은 반응의 유형에 따라 다릅니다.
반응 온도가 일정하게 유지되면 반응이 동일한 메커니즘으로 발생한다는 점을 고려하여 K의 값도 동일하게 유지됩니다. 이것은 온도가 화학적 반응성에 큰 영향을 미친다는 것을 나타냅니다.
∎ 속도 상수는 특정 반응의 농도와 무관합니다.
다른 유형의 속도 상수와 그 단위 :
제로 주문 반응 :
전형적인 제로 주문 반응을 고려하십시오 :
A → B (여기서 A는 반응물이고 B는 반응의 산물입니다)
x를 시간 t에서 소비 된 반응물의 농도로 두십시오.
속도 =-da/dt =k [a] 0
d [a] =-k*dt
이제 반응의 양쪽을 통합 한 후 우리는 다음을 얻습니다.
[a] =-k*t+c
우리가 가진 방정식에 t =0이고 [a] =[a] 0을 넣는다 :
[A] 0 =C
통합 방정식의 값을 추가로 대체하면
[a] =-k*t+[a] 0
k =1/t {[a]-[a] 0}
이것은 0 차 반응의 속도 상수의 필요한 표현입니다.
K의 단위 :방정식에서 우리는 다음을 쓸 수 있습니다.
k =어금니 농도/시간
k =mol L-1/시간 촬영
K =mol L-1 T-1
1 차 반응 :
1 차 반응을 고려하십시오 :
A → B (여기서 A는 반응물이고 B는 반응의 산물입니다)
t =0에서, a 0
t =t, (a-x) x
X를 시간 t에 소비 된 반응물의 농도로 두십시오. A는 초기 농도입니다.
우리는이 방정식을 재 배열하여 변수를 결합하고 양측을 통합하여 통합 요율 법을 얻을 수 있습니다.
dx/dt =k (A-X)
이제 우리는 양쪽을 통합합니다 :
dx/(a-x) =k*dt
-ln (a-x) =k*t+c
여기서 C는 약간의 통합 상수입니다.
위의 방정식에 값 t =0과 x =0을 넣는다 :
C =-ln (a)
C의 값을 통합 속도 방정식에 넣는 것 :
ln (a/(a-x)) =kt
따라서 k =2.303/t * log (a/(a-x))
이것은 1 차 반응의 필수 통합 방정식입니다.
속도 상수 단위 :
반응으로부터, 우리는 여기서의 속도 상수가 농도에 의존하지 않음을 알 수있다. 대신, 그것은 시간에만 의존합니다 (반대로 비례). 따라서 K의 단위는 S-1입니다.
2 차 반응 :
전형적인 2 차 반응을 고려해 봅시다 :
2A → B (여기서 A는 반응물이고 B는 반응의 산물입니다)
t =0에서, a 0
t =t, (a-x) x
X를 시간 t에 소비 된 반응물의 농도로 두십시오. A는 초기 농도입니다.
rate =-d [a]/dt =k [a] 2
두 측면을 통합 할 때 우리는 다음을 얻습니다.
1/(a-x) =k*t+c
여기서 C는 약간의 통합 일정입니다.
이제 주어진 반응에서 값 t =0과 x =0을 넣습니다.
c =1/a
이제 통합 속도 표현식의 값을 대체하면 다음과 같습니다.
1/(a-x) =kt+1/a
k*t =1/(a-x) -1/a
k =1/t*x/a (a-x)
이것은 반응의 필요한 속도 상수 표현입니다.
단위 :방정식에서 볼 수 있습니다.
k =1/시간 촬영 * 농도
k =1/t*mol l-1
의 단위k =mol -1 l t -1
의 단위속도 상수의 단위를 찾는 일반 방법 /대체 방법 :
N 번째 순서 반응을 고려해 봅시다.
n*a → b (여기서 A는 반응물이고 B는 반응의 산물입니다)
이제 우리는 속도 =k [a] n
를 쓸 수 있습니다k =rate/[a] n
따라서 일정한 속도 k의 차원은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
k =반응물의 농도/시간 소비
k =[농도] 1-n [시간] -1
여기서 n은 반응의 순서입니다.
이제 해당 측정의 SI 단위를 복용하면 다음과 같습니다.
K =[mol L-1] 1-N [S] -1
값 n =0,1,2 등을 넣으면 해당 반응의 속도 상수의 단위를 쉽게 찾을 수 있습니다.
결론 :
속도 상수는 화학 반응 속도와 반응 물질의 농도 사이의 관계를 나타냅니다. 그 가치는 반응의 특성에 달려 있습니다. 게다가, 온도는 일정한 속도 값에서 중요한 역할을합니다. 모든 화학 반응의 속도 계산은 주어진 화학 반응이 실현 가능한지 여부를 결정하는 데 매우 필수적입니다.
