כיצד לחשב את קצב התגובה

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• שיעור מיידי לעומת ממוצע
• תלות בשיעורים סטויו-מטריים
• שיעור תגובה חיובי
• הנחות שיעור התגובה
• חישוב מספרי של שיעור התגובה
• חישוב שער גרפי

הקצב בו מגיבים חומרים כימיים משתנה מאוד. מסמר יכול לקחת שנים עד להחלדה, ואילו חומרי נפץ מתפוצצים באלפי שניות. באופן כללי, קצב התגובה כרוך בשינוי בריכוז החומר בפרק זמן נתון. אתה מחשיב את קצב התגובה על ידי חלוקת שינוי הריכוז בזמן שחלף. אתה יכול גם לקבוע את קצב התגובה באופן גרפי, על ידי מציאת השיפוע של עקומת הריכוז.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

כדי לחשב את קצב התגובה הכימית, חלקו את שומות החומר שנצרך או נוצר במספר השניות שלקח התגובה להשלמתו.

שיעור מיידי לעומת ממוצע

קצב התגובה יכול להשתנות עם הזמן. ככל שמשמש מגיב, למשל, קצבו בדרך כלל יורד. אז אתה צריך להבחין בין קצב התגובה המיידית, כלומר הקצב לרגע נתון, לבין הקצב הממוצע שקובע את הקצב במהלך התגובה.

תלות בשיעורים סטויו-מטריים

שיעורי התגובה של מוצרים שונים ומגיבים שונים תלויים זה בזה על פי הסטואיציומטריה של התגובה. כשאתה קובע את השיעור של חומר אחד בתגובה, מציאת השיעורים לחומרים האחרים היא פשוט עניין של הכפלת היחס הטוחני בשיעור החומר הידוע. לדוגמה, שקלו את הבעירה של מתאן:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2 ח₂O

התגובה צורכת שתי שומות חמצן לכל שומה של מתאן ומייצרת שומה אחת של פחמן דו חמצני ושניים של מים. קצב התגובה לחמצן כפול מזה של מתאן, אך השיעור ל- CO₂ זהה למתאן.

שיעור תגובה חיובי

שיעור התגובה תמיד צריך להיות מספר חיובי. כשמחשבים את קצב התגובה של מוצר, קצב חיובי בא באופן טבעי, מכיוון שריכוז החומר עולה עם הזמן. אבל אתה מכפיל את החישוב של מגיב באחד השלילי (-1) כדי שהוא ייצא חיובי, מכיוון שריכוז המגיב יורד עם הזמן.

הנחות שיעור התגובה

מספר גורמים סביבתיים שונים יכולים לשנות את קצב התגובה, כולל טמפרטורה, לחץ ונוכחות זרזים. עליך להיות מודע לגורמים אלה בעת ביצוע חישובי שערים. בתנאים של טמפרטורה ולחץ סטנדרטיים (STP), אתה יכול להניח שהתגובה התרחשה בטמפרטורת החדר ולחץ אטמוספרי סטנדרטי.

חישוב מספרי של שיעור התגובה

אתה יכול לבטא שיעורי תגובה ביחידות של שומות לליטר בשנייה, או mol × L^-1 × שניות^-1. כדי לחשב קצב תגובה, פשוט מחלקים את שומות החומר המיוצר או נצרך בתגובה ומחלקים לפי זמן התגובה תוך שניות.

לדוגמה .2 שומות של חומצה הידרוכלורית בליטר מים מגיבים עם .2 שומות נתרן הידרוקסיד ויוצרים מים ונתרן כלוריד. התגובה אורכת 15 שניות. מחשבים את קצב התגובה של חומצה הידרוכלורית באופן הבא:

.2 שומות HCl ÷ 1 L = .2 שומות לליטר (mol × L^-1 ).
.2 שומות לליטר ÷ 15 שניות = .0133 mol × L^-1 × שניות^-1.

חישוב שער גרפי

אתה יכול למדוד ולתעד את הריכוז של מוצר או מגיב במהלך תגובה. נתונים אלה מייצרים בדרך כלל עקומה שיורדת עבור המגיבים ומגדילה עבור מוצרים. אם אתה מוצא את קו המשיק בנקודה כלשהי לאורך העקומה, שיפוע קו זה הוא הקצב המיידי לאותה נקודת זמן ולאותו חומר.