Równanie kinetyczne – Odkrywamy tajemnice rzędu reakcji (i nie tylko!)

Witaj ponownie, chemiczny odkrywco! Jeśli trafiłeś tutaj, to znaczy, że masz ochotę na więcej wiedzy o szybkości reakcji, prawda? No i super, bo dzisiaj przeniesiemy nasze chemiczne rozważania na wyższy poziom! Pokażę Ci, jak za pomocą równania kinetycznego zrozumieć, z czym to wszystko się „je”. A przy okazji – obiecuję, że będzie wesoło!

Jak obliczyć szybkość reakcji? No właśnie, po co sobie komplikować życie?

We wcześniejszym artykule pokazywałem, jak obliczyć szybkość reakcji, dzieląc zmianę stężenia przez czas. Brzmi łatwo, prawda? Jeśli nie pamiętasz tego podejścia, zawsze możesz sobie odświeżyć wiedzę tutaj.

Ale, ale! Na tym chemiczna zabawa się nie kończy. Jest jeszcze inny sposób, żeby rozgryźć, jak szybko zachodzi reakcja. Tym razem wchodzimy w temat równania kinetycznego. Uwaga! Będzie się działo!

Równanie kinetyczne – zacznijmy od wzoru! (Spokojnie, to nic strasznego)

OK, to teraz trochę konkretów, bo bez tego ani rusz! Oto ogólny wzór na równanie kinetyczne. Najpierw zacznę od wzoru ogólnego, a potem wszystko omówię, co z czego wynika i z czym to się je.

Ten znaczek, który wygląda jak liczba „pi” który jest między „k” a stężeniem to jest znaczek iloczynu, czyli mnożenia.

Przykładowa reakcja: 2A + 3B + C → 4D

Przy tej reakcji równanie kinetyczne wygląda tak:

Powiedzmy, że mamy do czynienia z następującym wzorem ogólnym reakcji chemicznej:

2A+3B+C=4D

Równanie kinetyczne do takiej reakcji wygląda w następujący sposób:  

Iloczyn właśnie mówi o tym, że należy wymnożyć ze sobą stężenia wszystkich substratów. Stężenia produktów nie wprowadzamy do równania kinetycznego. Następnie każdy z substratów podnosimy do odpowiedniej potęgi, a dodatkowo wszystko jeszcze mnożymy razy „k”,  czyli razy stałą szybkość reakcji. A co to są te wykładniki potęg? Jak zsumujemy je wszystkie, czyli m+n+o=X  to otrzymamy całkowity rząd reakcji, który nazwiemy sobie jako X.

Teraz uwaga ,  napiszę coś bardzo ważnego!

W szkole średniej często mówiło się, że wykładniki potęg w równaniu kinetycznym, czyli nasze „m”, „n” oraz „o” są to współczynniki stechiometryczne z reakcji. Gdyby tak było to w naszym przypadku (odnosząc to do reakcji chemicznej, którą napisałem powyżej) „m” musiałoby być równe 2, n=3  natomiast o=1. Od razu chcę to zdementować. Czasami rzeczywiście tak jest, ale znacznie częściej nie ma to żadnego znaczenia. Dlatego lepiej po prostu o tamtej zasadzie zapomnieć. 

Jeszcze kilka słów o stałej „k”. Jest to wielkość stała niezależna od stężenia tylko od reakcji (to czy mamy do czynienia z reakcją 0, I, II lub jakiegoś innego rzędu). Stała szybkości lub inaczej mówiąc współczynnik proporcjonalności jest również zależna od temperatury.

Tak więc mamy do dyspozycji 2 metody, za pomocą których możemy obliczyć szybkość reakcji. Oczywiście obie metody muszą dawać dokładnie taki sam wynik.    

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zapraszam na kurs online!

Jeśli ten artykuł rozbudził Twoją chemiczną ciekawość i chcesz zgłębić temat jeszcze bardziej, mam coś dla Ciebie! Sprawdź mój kurs online „Kinetyka Chemiczna, cz. 1”, w którym krok po kroku przeprowadzę Cię przez wszystkie tajniki kinetyki reakcji chemicznych.

Nie czekaj, bo chemia sama się nie nauczy! Do zobaczenia na kursie! :)