Кінетика, або швидкість хімічних реакцій, є однією з найскладніших тем, з якою стикаються студенти хімії середньої школи та коледжу. Швидкість хімічної реакції описує, як з часом змінюються концентрації продуктів і реагентів. У міру протікання реакції швидкість зменшується, оскільки ймовірність зіткнення між реагентами стає прогресивно нижчою. Тому хіміки, як правило, описують реакції за їх початковою швидкістю, яка стосується швидкості реакції протягом перших кількох секунд або хвилин.
Взагалі хіміки представляють хімічні реакції у формі
aA + bB ---> cD + dD,
де A і B являють собою реагенти, C і D являють собою продукти, а a, b, c і d представляють їх відповідні коефіцієнти в збалансованому хімічному рівнянні. Рівняння швидкості для цієї реакції є тоді
швидкість = (-1 ÷ a) d ÷ dt = (-1 ÷ b) d ÷ dt = (1 ÷ c) d ÷ dt = (1 ÷ d) d ÷ dt,
де квадратні дужки позначають концентрацію реагенту або продукту; a, b, c і d представляють коефіцієнти з збалансованих хімічних рівнянь; і t позначає час.
Напишіть збалансоване хімічне рівняння для досліджуваної реакції. Як приклад, розглянемо реакцію перекису водню, H2O2, що розкладається на воду, H2O та кисень, O2:
H2O2 (2) ---> H2O (2) + O2.
"Збалансовані" реакції містять однакову кількість кожного типу атома як у лівій, так і в правій частині стрілки. У цьому випадку обидві сторони містять чотири атоми водню та два атоми кисню.
Побудуйте рівняння швидкості на основі рівняння, поданого у Вступі. Продовжуючи приклад з кроку 1:
швидкість = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 2) d ÷ dt = (1 ÷ 1) d ÷ dt.
Замініть дані про концентрацію та час у рівняння з етапу 2 на основі інформації, наявної в задачі, або отриманої в ході експерименту. Наприклад, для описаної вище реакції, припустимо, були отримані наступні дані:
час (и), (М) 0, 0,250 10, 0,226
Ці дані свідчать, що через 10 секунд концентрація перекису водню знизилася з 0,250 моль на літр до 0,226 моль на літр. Потім рівняння швидкості стає
швидкість = - (1 ÷ 2) d ÷ dt = - (1 ÷ 2) (0,226 - 0,250) ÷ 10 = 0,0012 М / с.
Це значення являє собою початкову швидкість реакції.