วิธีการคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยา

เนื้อหา

• TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)
• ทันทีกับอัตราเฉลี่ย
• อัตราการพึ่งพาของ Stoichiometric
• อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เป็นบวก
• สมมติฐานอัตราการเกิดปฏิกิริยา
• การคำนวณเชิงตัวเลขของอัตราการเกิดปฏิกิริยา
• การคำนวณอัตรากราฟิก

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีแตกต่างกันมาก เล็บอาจใช้เวลาหลายปีในการเกิดสนิมในขณะที่วัตถุระเบิดทำให้เกิดการระเบิดในเวลาหนึ่งพันวินาที โดยทั่วไปอัตราการเกิดปฏิกิริยาเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารในช่วงเวลาที่กำหนด คุณคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยหารการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นตามเวลาที่ผ่านไป นอกจากนี้คุณยังสามารถกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาแบบกราฟิกโดยการค้นหาความชันของเส้นโค้งความเข้มข้น

TL; DR (ยาวเกินไปไม่ได้อ่าน)

ในการคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีให้แบ่งจำนวนโมลของสารที่บริโภคหรือผลิตตามจำนวนวินาทีที่ปฏิกิริยาเกิดขึ้น

ทันทีกับอัตราเฉลี่ย

อัตราการเกิดปฏิกิริยาสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ในขณะที่สารตั้งต้นมีการใช้งานหมดเช่นอัตราของมันจะลดลง ดังนั้นคุณต้องแยกความแตกต่างระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยาแบบทันทีนั่นคืออัตราสำหรับการเกิดขึ้นทันทีและอัตราเฉลี่ยซึ่งกำหนดอัตราในการทำปฏิกิริยา

อัตราการพึ่งพาของ Stoichiometric

อัตราการเกิดปฏิกิริยาสำหรับผลิตภัณฑ์และสารตั้งต้นที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับอัตราของปฏิกิริยา เมื่อคุณกำหนดอัตราสำหรับสารหนึ่งในปฏิกิริยาการค้นหาอัตราสำหรับสารอื่น ๆ นั้นเป็นเพียงเรื่องของการคูณอัตราส่วนฟันกรามด้วยอัตราของสารที่รู้จัก ตัวอย่างเช่นพิจารณาการเผาไหม้ของก๊าซมีเทน:

CH₄ + 2O₂ → บริษัท₂ + 2H₂O

ปฏิกิริยาจะใช้ออกซิเจนสองโมลสำหรับทุกโมลของมีเทนและก่อให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์หนึ่งโมลและน้ำสองโมเลกุล อัตราการเกิดปฏิกิริยาของออกซิเจนเป็นสองเท่าของก๊าซมีเทน แต่อัตราสำหรับ CO₂ เหมือนกับมีเธน

อัตราการเกิดปฏิกิริยาที่เป็นบวก

อัตราการเกิดปฏิกิริยาควรเป็นจำนวนบวกเสมอ เมื่อคุณคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาสำหรับผลิตภัณฑ์อัตราบวกจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติเมื่อความเข้มข้นของสารเพิ่มขึ้นตามเวลา แต่คุณคูณการคำนวณของตัวทำปฏิกิริยาโดยลบหนึ่ง (-1) เพื่อให้ออกมาเป็นบวกเพราะความเข้มข้นของสารตั้งต้นจะลดลงตามเวลา

สมมติฐานอัตราการเกิดปฏิกิริยา

ปัจจัยสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกันสองสามอย่างสามารถเปลี่ยนแปลงอัตราการเกิดปฏิกิริยารวมถึงอุณหภูมิความดันและการมีตัวเร่งปฏิกิริยา คุณต้องระวังปัจจัยเหล่านี้เมื่อทำการคำนวณอัตรา ภายใต้เงื่อนไขของอุณหภูมิและความดันมาตรฐาน (STP) คุณสามารถสมมติปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศมาตรฐาน

การคำนวณเชิงตัวเลขของอัตราการเกิดปฏิกิริยา

คุณสามารถแสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นหน่วยโมลต่อลิตรต่อวินาทีหรือโมล× L^-1 × s^-1. ในการคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาเพียงแบ่งโมลของสารที่ผลิตหรือบริโภคในปฏิกิริยาและหารด้วยเวลาการเกิดปฏิกิริยาในไม่กี่วินาที

ตัวอย่างเช่น. 2 โมลของกรดไฮโดรคลอริกในน้ำ 1 ลิตรทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์. 2 โมลทำให้เกิดน้ำและโซเดียมคลอไรด์ ปฏิกิริยาจะใช้เวลา 15 วินาที คุณคำนวณอัตราการเกิดปฏิกิริยาสำหรับกรดไฮโดรคลอริกดังนี้:

.2 โมล HCl ÷ 1 L = .2 โมลต่อลิตร (mol × L^-1 ).
.2 โมลต่อลิตร÷ 15 วินาที = .0133 โมล×ลิตร^-1 × s^-1.

การคำนวณอัตรากราฟิก

คุณสามารถวัดและบันทึกความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์หรือสารตั้งต้นในระหว่างการทำปฏิกิริยา ข้อมูลนี้จะสร้างเส้นโค้งที่ลดลงสำหรับสารตั้งต้นและเพิ่มขึ้นสำหรับผลิตภัณฑ์ หากคุณพบเส้นสัมผัสที่จุดใดก็ได้ตามเส้นโค้งความชันของเส้นนั้นคืออัตราการเกิดขึ้นทันทีของจุดนั้นในเวลานั้นและสำหรับสสารนั้น