Leza reaksiyonan û yasayên lezê: tîrêjî çawa lezê kontrol dike

Pîvandina ka reaksiyonek çiqas zû diçe

Leza reaksiyonê guherîna tîrêjiya reaktantekê an berhemekê ji bo her yekeya demê ye, bi gelemperî bi mol L⁻¹ s⁻¹. Tîrêjiyên reaktantan her ku reaksiyon dimeşe dadikevin, ji ber vê yekê guherîna wan neyînî ye. Nîşaneke mînûsê li pêşiya termên reaktantan tê danîn da ku her lez wekî hejmareke erênî bê raporkirin.

Leza navînî guherîna tîrêjiyê di navberekê demê de ye ku bi dirêjahiya wê navberê tê dabeşkirin. Leza demkî xwarbûna tanjanta xêzika tîrêjî–demê di kêliyekê de ye. Leza destpêkê leza demkî di dema sifir de ye, berî ku berhem kom bibin. Ji bo piraniya reaksiyonan lez her ku dem derbas dibe dadikeve, ji ber ku reaktant têne bikaranîn.

Tîrêjî yek ji çend faktoran e ku lezê diyar dikin. Germahî, katalîzor, rûbera reaktanteke req, û xwezaya kîmyewî ya reaktantan jî girîng in. Ev rêber germahiyê sabît digire û li ser tîrêjiyê disekine; bandora germahiyê mijara rêbera enerjiya çalakkirinê ye.

Yek reaksiyon, yek lez: dabeşkirina bi hevberan

Cureyên cuda di heman reaksiyonê de bi lezên cuda diguherin, li gorî hevberên xwe. Ji bo dayîna lezeke yekane ji bo tevahiya reaksiyonê, leza guherînê ya her cureyê bi hevberê wê dabeş bike. Ji bo aA + bB → cC + dD, leza reaksiyonê −(1/a)Δ[A]/Δt = −(1/b)Δ[B]/Δt = (1/c)Δ[C]/Δt = (1/d)Δ[D]/Δt e.

Mînaka çareserkirî 1. Di hilweşîna 2 N₂O₅(g) → 4 NO₂(g) + O₂(g) de, dîoksîda nîtrojenê di kêliyekê de bi 6.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹ çêdibe. Leza reaksiyonê (1/4)(6.0 × 10⁻⁵) = 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹ e. N₂O₅ bi du carî leza reaksiyonê, 3.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹, tê bikaranîn, û O₂ bi leza reaksiyonê, 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹, çêdibe. Hemû çar gotin heman bûyerê vedibêjin.

Heman tomarkirin ji bo lezên navînî jî dixebite. Wekî mînakek, bifikire ku [N₂O₅] di 300 s ya yekem de ji 0.0200 mol/L dadikeve 0.0169 mol/L. Leza navînî ya xerckirina N₂O₅ (0.0200 − 0.0169)/300 s = 1.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹ e. Jêkirin tenê du reqemên girîng dihêle, ji ber vê yekê encam du hene. Di heman navberê de NO₂ bi du carî leza navînî ya nebidorkirî çêdibe, 2 × 1.03 × 10⁻⁵ = 2.1 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹.

Nivîsandina yasaya lezê: sabîta lezê û rêzên reaksiyonê

Yasaya lezê lezê wekî hilbera tîrêjiyên bi hêzan bilindkirî vedibêje: rate = k[A]ᵐ[B]ⁿ. Sabîta lezê k taybet e bi yek reaksiyonê di yek germahiyê de û bi tîrêjiyê ve ne girêdayî ye. Eksponentên m û n rêzên reaksiyonê li gorî A û B ne, û berhevoka wan rêza giştî ye. Rêz bi gelemperî 0, 1 an 2 ne, lê rêzên perçeyî û neyînî jî têne dîtin.

Her rêz ji te re dibêje lez çawa bersivê dide guherîna yek tîrêjiyê. Heke reaksiyonek di A de rêza sifir be, guherandina [A] bandorê li lezê nake. Heke rêza yekem be, du carîkirina [A] lezê du carî dike. Heke rêza duyem be, du carîkirina [A] lezê bi 2² = 4 pir dike. Ji bo rate = k[A]²[B], du carîkirina [A] dema ku [B] nîv dibe lezê bi faktora 2² × ½ = 2 diguherîne.

Divê rêz bêne pîvandin. OpenStax beşa 12.3 reaksiyona NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g) wekî mînak dide: yasaya wê ya lezê rate = k[NO₂]² e, di NO₂ de rêza duyem û di CO de rêza sifir, tevî ku her reaktant hevberê 1 heye.

Rêbaza lezên destpêkê, gav bi gav

Rêbaza lezên destpêkê heman reaksiyonê çend caran di yek germahiyê de dimeşîne, her carê yek tîrêjiya destpêkê diguherîne, û lezê di destpêka her meşandinê de dipîve.

Mînaka çareserkirî 2. Daneyên li vir mînakî ne, ji bo pratîkê hatine avakirin. Ji bo A + 2 B → berhem, sê meşandin didin: ceribandina 1, [A] = 0.0100 mol/L û [B] = 0.0100 mol/L, leza destpêkê 2.40 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; ceribandina 2, [A] = 0.0150 mol/L û [B] = 0.0100 mol/L, lez 5.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; ceribandina 3, [A] = 0.0100 mol/L û [B] = 0.0300 mol/L, lez 7.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹.

Di navbera ceribandinên 1 û 2 de tenê [A] diguhere, bi faktora 1.50, û lez bi faktora 2.208 bilind dibe. 2.208 = 1.50ᵐ bi logarîtmayan çareser bike: m = ln 2.208 / ln 1.50 = 1.95. Lezên pîvandî xeletiya ceribandinî hildigirin, ji ber vê yekê nirxeke ew qas nêzîkî hejmareke temam tê bidorkirin: m = 2. Di navbera ceribandinên 1 û 3 de tenê [B] diguhere, bi faktora 3.00, û lez bi 3.04 bilind dibe, ji ber vê yekê n = ln 3.04 / ln 3.00 = 1.01, ku bo 1 tê bidorkirin. Yasaya lezê rate = k[A]²[B] e, bi giştî rêza sêyem. Bala xwe bide ku B di hevkêşeyê de hevberê 2 heye lê rêza yekem e.

Niha k ji her ceribandinê bibîne: k = rate / ([A]²[B]). Sê nirx 2.40, 2.36 û 2.43 L² mol⁻² s⁻¹ ne, bi navîniya 2.40, ji ber vê yekê k = 2.4 L² mol⁻² s⁻¹ rapor bike. Wê bi kar bîne da ku lezê pêşbîn bikî dema [A] = 0.0200 mol/L û [B] = 0.0250 mol/L: rate = 2.4 × (0.0200)² × 0.0250 = 2.4 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹.

• Du ceribandinan hilbijêre ku tê de tenê yek tîrêjî diguhere.
• Leza mezintir bi ya piçûktir dabeş bike û tîrêjiyên li hev bi heman awayî. Paşê çareser bike: nisbeta lezê = (nisbeta tîrêjiyê) bi hêza rêzê.
• Her rêzê bo nirxeke maqûl bidor bike (hejmareke temam, an carinan ½) û ji bo reaktantên din dubare bike.
• k ji her ceribandinê hesab bike û navîniya encaman bigire, li şûna ku bawerî bi meşandineke yekane bikî.

Yekeyên k rêza giştî eşkere dikin

Lez her gav yekeyên tîrêjiyê ji bo her demê hene, ji ber vê yekê yekeyên k divê yasaya lezê hevseng bikin. Bi tîrêjiyên bi mol/L û demê bi çirkeyan, k yekeyên (mol/L)¹⁻ⁿ s⁻¹ heye, ku n rêza giştî ye. Xwendina yekeyên sabîteke lezê ya dayî rêyeke bilez e ji bo zanîna rêza giştî ya reaksiyonekê.

• Rêza sifir: mol L⁻¹ s⁻¹.
• Rêza yekem: s⁻¹, bê tu yekeya tîrêjiyê.
• Rêza duyem: L mol⁻¹ s⁻¹.
• Rêza sêyem: L² mol⁻² s⁻¹, wekî di mînaka çareserkirî 2 de.

Çima hevkêşeya hevseng nikare rêzan bide

Piraniya reaksiyonan bi rêya rêzeyek bûyerên sadetir ên ku jê re gavên elementer tê gotin çêdibin, ku bi hev re mekanîzmayê pêk tînin. Ji bo gaveke elementer a yekane, û tenê ji bo yekê, yasaya lezê dikare ji hevberên gavê bê nivîsandin: gaveke ku tê de du molekulên NO₂ li hev dikevin di NO₂ de rêza duyem e. Hejmara pariyên ku di gavekê de li hev dikevin molekularîteya wê ye.

Gava herî hêdî di mekanîzmayekê de leza giştî sînordar dike û jê re gava diyarker a lezê tê gotin. OpenStax beşa 12.6 yasaya lezê ya NO₂ + CO bi vî awayî rave dike. Li pey gaveke yekem a hêdî, NO₂ + NO₂ → NO₃ + NO, gaveke bilez tê, NO₃ + CO → NO₂ + CO₂. Her du gav bi hev re hevkêşeya giştî didin. CO tenê piştî gava hêdî dikeve, ji ber vê yekê tîrêjiya wê di yasaya lezê de xuya nabe. Hevkêşeyeke giştî ya hevseng vedibêje ka çi tê xerckirin û çêkirin, ne ka reaksiyon çawa çêdibe, ev e sedema ku divê rêz bêne pîvandin.

Şaşiyên yasaya lezê û çawa wan bigirî

Piraniya xeletiyan di pirsgirêkên kînetîkê de ji xwendina hevkêşeya hevseng wekî ku yasaya lezê be têne, an ji dîtina leza her cureyê wekî heman hejmarê.

• Girtina rêzên reaksiyonê ji hevberên hevkêşeyeke giştî. Rêz ji daneyan an ji mekanîzmayeke naskirî têne.
• Ji bîrkirina dabeşkirina bi hevberan dema veguhertina leza cureyekê bo leza yeke din.
• Avêtina nîşana mînûsê ji leza reaktantekê û raporkirina leza reaksiyonê ya neyînî.
• Berhevdana du ceribandinan ku tê de zêdetirî yek tîrêjî bi hev re guherî.
• Hesabkirina k bê yeke. Yekeyên wê piştrast dikin ka rêza giştî rast e.
• Bidorkirina rêzeke pîvandî ya 1.95 bo 1.9 li şûna 2. Daneyên ji ceribandinan kêm caran hejmarên temam ên tam didin.