ល្បឿនប្រតិកម្ម និងច្បាប់ល្បឿន៖ របៀបដែលកំហាប់គ្រប់គ្រងល្បឿន

ការវាស់ថាប្រតិកម្មដំណើរការលឿនប៉ុណ្ណា

ល្បឿនប្រតិកម្មគឺជាបម្រែបម្រួលកំហាប់នៃប្រតិករ ឬផលិតផលក្នុងមួយឯកតាពេលវេលា ជាធម្មតាគិតជា mol L⁻¹ s⁻¹។ កំហាប់ប្រតិករថយចុះនៅពេលប្រតិកម្មដំណើរការ ដូច្នេះបម្រែបម្រួលរបស់វាអវិជ្ជមាន។ សញ្ញាដកត្រូវបានដាក់នៅពីមុខតួប្រតិករ ដើម្បីឱ្យល្បឿនទាំងអស់ត្រូវបានរាយការណ៍ជាចំនួនវិជ្ជមាន។

ល្បឿនមធ្យមគឺជាបម្រែបម្រួលកំហាប់ក្នុងចន្លោះពេលមួយ ចែកនឹងរយៈពេលនៃចន្លោះនោះ។ ល្បឿនខណៈគឺជាមេគុណប្រាប់ទិសនៃបន្ទាត់ប៉ះទៅនឹងខ្សែកោងកំហាប់–ពេលវេលានៅខណៈមួយ។ ល្បឿនដើមគឺជាល្បឿនខណៈនៅពេលសូន្យ មុនពេលផលិតផលកកកុញ។ សម្រាប់ប្រតិកម្មភាគច្រើន ល្បឿនថយចុះតាមពេលវេលា ព្រោះប្រតិករកំពុងត្រូវបានប្រើប្រាស់អស់។

កំហាប់គឺជាកត្តាមួយក្នុងចំណោមកត្តាជាច្រើនដែលកំណត់ល្បឿន។ សីតុណ្ហភាព កាតាលីករ ផ្ទៃក្រឡានៃប្រតិកររឹង និងលក្ខណៈគីមីនៃប្រតិករក៏សំខាន់ដែរ។ មគ្គុទ្ទេសក៍នេះរក្សាសីតុណ្ហភាពថេរ ហើយផ្តោតលើកំហាប់ ឥទ្ធិពលនៃសីតុណ្ហភាពគឺជាប្រធានបទនៃមគ្គុទ្ទេសក៍ថាមពលសកម្មកម្ម។

ប្រតិកម្មមួយ ល្បឿនមួយ៖ ការចែកនឹងមេគុណ

ប្រភេទផ្សេងៗក្នុងប្រតិកម្មតែមួយផ្លាស់ប្តូរក្នុងល្បឿនខុសៗគ្នា សមាមាត្រនឹងមេគុណរបស់វា។ ដើម្បីផ្តល់ល្បឿនតែមួយសម្រាប់ប្រតិកម្មទាំងមូល ចូរចែកល្បឿនបម្រែបម្រួលនៃប្រភេទនីមួយៗនឹងមេគុណរបស់វា។ សម្រាប់ aA + bB → cC + dD ល្បឿនប្រតិកម្មគឺ −(1/a)Δ[A]/Δt = −(1/b)Δ[B]/Δt = (1/c)Δ[C]/Δt = (1/d)Δ[D]/Δt។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 1។ ក្នុងការបំបែក 2 N₂O₅(g) → 4 NO₂(g) + O₂(g) អាសូតឌីអុកស៊ីតកំពុងកកើតក្នុងល្បឿន 6.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹ នៅខណៈមួយ។ ល្បឿនប្រតិកម្មគឺ (1/4)(6.0 × 10⁻⁵) = 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹។ N₂O₅ ត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងល្បឿនពីរដងនៃល្បឿនប្រតិកម្ម គឺ 3.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹ ហើយ O₂ កកើតក្នុងល្បឿនប្រតិកម្ម គឺ 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹។ សេចក្តីថ្លែងទាំងបួនពិពណ៌នាព្រឹត្តិការណ៍តែមួយ។

ការកត់ត្រាដូចគ្នានេះក៏ដំណើរការសម្រាប់ល្បឿនមធ្យមដែរ។ ឧបមាថា ជាការបង្ហាញ [N₂O₅] ធ្លាក់ពី 0.0200 mol/L ទៅ 0.0169 mol/L ក្នុងរយៈពេល 300 s ដំបូង។ ល្បឿនមធ្យមនៃការប្រើប្រាស់ N₂O₅ គឺ (0.0200 − 0.0169)/300 s = 1.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹។ ការដកទុកតែពីរខ្ទង់សំខាន់ ដូច្នេះលទ្ធផលមានពីរខ្ទង់។ ក្នុងចន្លោះពេលដដែល NO₂ កកើតក្នុងល្បឿនពីរដងនៃល្បឿនមធ្យមមិនទាន់បង្គត់ គឺ 2 × 1.03 × 10⁻⁵ = 2.1 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹។

ការសរសេរច្បាប់ល្បឿន៖ ថេរល្បឿន និងលំដាប់ប្រតិកម្ម

ច្បាប់ល្បឿនសម្តែងល្បឿនជាផលគុណនៃកំហាប់ដែលលើកជាស្វ័យគុណ៖ ល្បឿន = k[A]ᵐ[B]ⁿ។ ថេរល្បឿន k ជាក់លាក់សម្រាប់ប្រតិកម្មមួយនៅសីតុណ្ហភាពមួយ ហើយមិនអាស្រ័យលើកំហាប់ទេ។ និទស្សន្ត m និង n គឺជាលំដាប់ប្រតិកម្មធៀបនឹង A និង B ហើយផលបូករបស់វាគឺជាលំដាប់សរុប។ លំដាប់ជាធម្មតាគឺ 0, 1 ឬ 2 ប៉ុន្តែលំដាប់ប្រភាគ និងលំដាប់អវិជ្ជមានក៏ត្រូវបានសង្កេតឃើញដែរ។

លំដាប់នីមួយៗប្រាប់អ្នកពីរបៀបដែលល្បឿនឆ្លើយតបនឹងការផ្លាស់ប្តូរកំហាប់មួយ។ ប្រសិនបើប្រតិកម្មជាលំដាប់សូន្យធៀបនឹង A ការផ្លាស់ប្តូរ [A] គ្មានឥទ្ធិពលលើល្បឿនទេ។ ប្រសិនបើវាជាលំដាប់ទីមួយ ការបង្កើន [A] ពីរដងបង្កើនល្បឿនពីរដង។ ប្រសិនបើវាជាលំដាប់ទីពីរ ការបង្កើន [A] ពីរដងគុណល្បឿននឹង 2² = 4។ សម្រាប់ ល្បឿន = k[A]²[B] ការបង្កើន [A] ពីរដង ខណៈបន្ថយ [B] ពាក់កណ្តាល ផ្លាស់ប្តូរល្បឿនដោយកត្តា 2² × ½ = 2។

លំដាប់ត្រូវតែវាស់។ ផ្នែក 12.3 នៃ OpenStax ផ្តល់ប្រតិកម្ម NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g) ជាឧទាហរណ៍៖ ច្បាប់ល្បឿនរបស់វាគឺ ល្បឿន = k[NO₂]² លំដាប់ទីពីរធៀបនឹង NO₂ និងលំដាប់សូន្យធៀបនឹង CO ទោះបីជាប្រតិករនីមួយៗមានមេគុណ 1 ក៏ដោយ។

វិធីល្បឿនដើម មួយជំហានម្តងៗ

វិធីល្បឿនដើមធ្វើប្រតិកម្មដដែលច្រើនដងនៅសីតុណ្ហភាពមួយ ដោយផ្លាស់ប្តូរកំហាប់ចាប់ផ្តើមម្តងមួយ ហើយវាស់ល្បឿននៅពេលចាប់ផ្តើមដំបូងបង្អស់នៃការធ្វើនីមួយៗ។

ឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 2។ ទិន្នន័យនៅទីនេះគឺសម្រាប់ការបង្ហាញ ដែលបង្កើតឡើងសម្រាប់ការអនុវត្ត។ សម្រាប់ A + 2 B → ផលិតផល ការធ្វើបីដងផ្តល់៖ ការសាកល្បងទី 1, [A] = 0.0100 mol/L និង [B] = 0.0100 mol/L ល្បឿនដើម 2.40 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; ការសាកល្បងទី 2, [A] = 0.0150 mol/L និង [B] = 0.0100 mol/L ល្បឿន 5.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; ការសាកល្បងទី 3, [A] = 0.0100 mol/L និង [B] = 0.0300 mol/L ល្បឿន 7.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹។

មានតែ [A] ទេដែលផ្លាស់ប្តូររវាងការសាកល្បងទី 1 និងទី 2 ដោយកត្តា 1.50 ហើយល្បឿនកើនឡើងដោយកត្តា 2.208។ ដោះស្រាយ 2.208 = 1.50ᵐ ដោយប្រើលោការីត៖ m = ln 2.208 / ln 1.50 = 1.95។ ល្បឿនដែលបានវាស់មានកំហុសពិសោធន៍ ដូច្នេះតម្លៃដែលជិតចំនួនគត់បែបនេះត្រូវបានបង្គត់៖ m = 2។ មានតែ [B] ទេដែលផ្លាស់ប្តូររវាងការសាកល្បងទី 1 និងទី 3 ដោយកត្តា 3.00 ហើយល្បឿនកើនឡើង 3.04 ដូច្នេះ n = ln 3.04 / ln 3.00 = 1.01 ដែលបង្គត់ទៅ 1។ ច្បាប់ល្បឿនគឺ ល្បឿន = k[A]²[B] លំដាប់ទីបីសរុប។ សូមកត់សម្គាល់ថា B មានមេគុណ 2 ក្នុងសមីការ ប៉ុន្តែជាលំដាប់ទីមួយ។

ឥឡូវរក k ពីការសាកល្បងនីមួយៗ៖ k = ល្បឿន / ([A]²[B])។ តម្លៃទាំងបីគឺ 2.40, 2.36 និង 2.43 L² mol⁻² s⁻¹ ដែលមានមធ្យមភាគ 2.40 ដូច្នេះរាយការណ៍ k = 2.4 L² mol⁻² s⁻¹។ ប្រើវាដើម្បីទស្សន៍ទាយល្បឿននៅពេល [A] = 0.0200 mol/L និង [B] = 0.0250 mol/L៖ ល្បឿន = 2.4 × (0.0200)² × 0.0250 = 2.4 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹។

• ជ្រើសរើសការសាកល្បងពីរដែលមានកំហាប់តែមួយប៉ុណ្ណោះផ្លាស់ប្តូរ។
• ចែកល្បឿនធំជាងនឹងល្បឿនតូចជាង ហើយចែកកំហាប់ដែលត្រូវគ្នាតាមរបៀបដូចគ្នា។ បន្ទាប់មកដោះស្រាយ៖ ផលធៀបល្បឿន = (ផលធៀបកំហាប់) ស្វ័យគុណលំដាប់។
• បង្គត់លំដាប់នីមួយៗទៅតម្លៃសមហេតុផល (ចំនួនគត់ ឬម្តងម្កាល ½) ហើយធ្វើម្តងទៀតសម្រាប់ប្រតិករផ្សេងទៀត។
• គណនា k ពីការសាកល្បងនីមួយៗ ហើយយកមធ្យមភាគនៃលទ្ធផល ជាជាងទុកចិត្តលើការធ្វើតែមួយដង។

ឯកតានៃ k បង្ហាញលំដាប់សរុប

ល្បឿនតែងតែមានឯកតាកំហាប់ក្នុងមួយពេលវេលា ដូច្នេះឯកតានៃ k ត្រូវតែធ្វើឱ្យច្បាប់ល្បឿនមានតុល្យភាព។ ជាមួយកំហាប់គិតជា mol/L និងពេលវេលាគិតជាវិនាទី k មានឯកតា (mol/L)¹⁻ⁿ s⁻¹ ដែល n ជាលំដាប់សរុប។ ការអានឯកតានៃថេរល្បឿនដែលបានផ្តល់ គឺជាវិធីរហ័សក្នុងការដឹងលំដាប់សរុបនៃប្រតិកម្ម។

• លំដាប់សូន្យ៖ mol L⁻¹ s⁻¹។
• លំដាប់ទីមួយ៖ s⁻¹ គ្មានឯកតាកំហាប់សោះ។
• លំដាប់ទីពីរ៖ L mol⁻¹ s⁻¹។
• លំដាប់ទីបី៖ L² mol⁻² s⁻¹ ដូចក្នុងឧទាហរណ៍ដោះស្រាយទី 2។

ហេតុអ្វីបានជាសមីការមានលំនឹងមិនអាចផ្តល់លំដាប់បាន

ប្រតិកម្មភាគច្រើនកើតឡើងតាមរយៈលំដាប់នៃព្រឹត្តិការណ៍សាមញ្ញជាងដែលហៅថាជំហានបឋម ដែលរួមគ្នាបង្កើតបានជាយន្តការ។ សម្រាប់ជំហានបឋមតែមួយ ហើយសម្រាប់តែជំហានបឋមប៉ុណ្ណោះ ច្បាប់ល្បឿនអាចសរសេរពីមេគុណនៃជំហាននោះ៖ ជំហានដែលម៉ូលេគុល NO₂ ពីរប៉ះទង្គិចគ្នា គឺជាលំដាប់ទីពីរធៀបនឹង NO₂។ ចំនួនភាគល្អិតដែលប៉ះទង្គិចគ្នាក្នុងជំហានមួយ គឺជាម៉ូលេគុលភាពរបស់វា។

ជំហានយឺតបំផុតក្នុងយន្តការកំណត់ល្បឿនសរុប ហើយត្រូវបានហៅថាជំហានកំណត់ល្បឿន។ ផ្នែក 12.6 នៃ OpenStax ពន្យល់ច្បាប់ល្បឿន NO₂ + CO តាមរបៀបនេះ។ ជំហានទីមួយយឺត NO₂ + NO₂ → NO₃ + NO ត្រូវបានតាមដោយជំហានលឿន NO₃ + CO → NO₂ + CO₂។ ជំហានទាំងពីរបូកគ្នាបានសមីការសរុប។ CO ចូលរួមតែក្រោយជំហានយឺតប៉ុណ្ណោះ ដូច្នេះកំហាប់របស់វាមិនលេចឡើងក្នុងច្បាប់ល្បឿនទេ។ សមីការសរុបមានលំនឹងពិពណ៌នាអ្វីដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់ និងផលិត មិនមែនរបៀបដែលប្រតិកម្មកើតឡើងទេ ដែលជាមូលហេតុដែលលំដាប់ត្រូវតែវាស់។

កំហុសច្បាប់ល្បឿន និងរបៀបចាប់វា

កំហុសភាគច្រើនក្នុងបញ្ហាស៊ីនេទិច មកពីការអានសមីការមានលំនឹងហាក់ដូចជាវាជាច្បាប់ល្បឿន ឬពីការចាត់ទុកល្បឿននៃគ្រប់ប្រភេទជាលេខដូចគ្នា។

• យកលំដាប់ប្រតិកម្មពីមេគុណនៃសមីការសរុប។ លំដាប់មកពីទិន្នន័យ ឬពីយន្តការដែលស្គាល់។
• ភ្លេចចែកនឹងមេគុណ នៅពេលបម្លែងល្បឿននៃប្រភេទមួយទៅជាល្បឿននៃប្រភេទមួយទៀត។
• ភ្លេចសញ្ញាដកលើល្បឿនប្រតិករ ហើយរាយការណ៍ល្បឿនប្រតិកម្មអវិជ្ជមាន។
• ប្រៀបធៀបការសាកល្បងពីរដែលមានកំហាប់ច្រើនជាងមួយផ្លាស់ប្តូរក្នុងពេលតែមួយ។
• គណនា k ដោយគ្មានឯកតា។ ឯកតារបស់វាបញ្ជាក់ថាលំដាប់សរុបត្រឹមត្រូវឬអត់។
• បង្គត់លំដាប់ដែលបានវាស់ 1.95 ទៅ 1.9 ជំនួសឱ្យ 2។ ទិន្នន័យពីពិសោធន៍កម្រផ្តល់ចំនួនគត់ពិតប្រាកដណាស់។