ອັດຕາປະຕິກິລິຍາ ແລະ ກົດອັດຕາ: ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຄວບຄຸມຄວາມໄວແນວໃດ

ການວັດວ່າປະຕິກິລິຍາເກີດໄວປານໃດ

ອັດຕາປະຕິກິລິຍາແມ່ນການປ່ຽນແປງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນ ຫຼື ຜະລິດຕະພັນຕໍ່ໜ່ວຍເວລາ, ໂດຍປົກກະຕິເປັນ mol L⁻¹ s⁻¹. ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນຫຼຸດລົງເມື່ອປະຕິກິລິຍາດຳເນີນໄປ, ສະນັ້ນການປ່ຽນແປງຂອງມັນເປັນລົບ. ເຄື່ອງໝາຍລົບຖືກໃສ່ໄວ້ຂ້າງໜ້າພົດຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນເພື່ອໃຫ້ທຸກອັດຕາຖືກລາຍງານເປັນຕົວເລກບວກ.

ອັດຕາສະເລ່ຍແມ່ນການປ່ຽນແປງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໃນຊ່ວງເວລາໜຶ່ງຫານດ້ວຍຄວາມຍາວຂອງຊ່ວງນັ້ນ. ອັດຕາຂະນະໃດໜຶ່ງແມ່ນຄວາມຊັນຂອງເສັ້ນສຳຜັດກັບເສັ້ນໂຄ້ງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ–ເວລາ ໃນຂະນະໜຶ່ງ. ອັດຕາເລີ່ມຕົ້ນແມ່ນອັດຕາຂະນະໃດໜຶ່ງທີ່ເວລາສູນ, ກ່ອນທີ່ຜະລິດຕະພັນຈະສະສົມ. ສຳລັບປະຕິກິລິຍາສ່ວນໃຫຍ່ ອັດຕາຫຼຸດລົງເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ, ເພາະສານຕັ້ງຕົ້ນກຳລັງຖືກໃຊ້ໝົດໄປ.

ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເປັນໜຶ່ງໃນຫຼາຍປັດໄຈທີ່ກຳນົດອັດຕາ. ອຸນຫະພູມ, ຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ, ພື້ນທີ່ໜ້າຜິວຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນທີ່ເປັນຂອງແຂງ, ແລະ ລັກສະນະທາງເຄມີຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນກໍມີຜົນເຊັ່ນກັນ. ຄູ່ມືນີ້ຖືອຸນຫະພູມຄົງທີ່ ແລະ ເນັ້ນທີ່ຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ; ຜົນຂອງອຸນຫະພູມເປັນຫົວຂໍ້ຂອງຄູ່ມືພະລັງງານກະຕຸ້ນ.

ປະຕິກິລິຍາດຽວ, ອັດຕາດຽວ: ການຫານດ້ວຍສຳປະສິດ

ສະປີຊີສ໌ຕ່າງໆໃນປະຕິກິລິຍາດຽວກັນປ່ຽນແປງດ້ວຍຄວາມໄວຕ່າງກັນ, ເປັນສັດສ່ວນກັບສຳປະສິດຂອງມັນ. ເພື່ອໃຫ້ອັດຕາດຽວສຳລັບທັງປະຕິກິລິຍາ, ໃຫ້ຫານອັດຕາການປ່ຽນແປງຂອງແຕ່ລະສະປີຊີສ໌ດ້ວຍສຳປະສິດຂອງມັນ. ສຳລັບ aA + bB → cC + dD, ອັດຕາປະຕິກິລິຍາແມ່ນ −(1/a)Δ[A]/Δt = −(1/b)Δ[B]/Δt = (1/c)Δ[C]/Δt = (1/d)Δ[D]/Δt.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 1. ໃນການສະຫຼາຍຕົວ 2 N₂O₅(g) → 4 NO₂(g) + O₂(g), ໄນໂຕຣເຈນໄດອອກໄຊດ໌ກຳລັງເກີດຂຶ້ນດ້ວຍອັດຕາ 6.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹ ໃນຂະນະໜຶ່ງ. ອັດຕາປະຕິກິລິຍາແມ່ນ (1/4)(6.0 × 10⁻⁵) = 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹. N₂O₅ ຖືກໃຊ້ໄປດ້ວຍອັດຕາສອງເທົ່າຂອງອັດຕາປະຕິກິລິຍາ, 3.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹, ແລະ O₂ ເກີດຂຶ້ນດ້ວຍອັດຕາປະຕິກິລິຍາ, 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹. ຂໍ້ຄວາມທັງສີ່ອະທິບາຍເຫດການດຽວກັນ.

ການຄິດໄລ່ແບບດຽວກັນນີ້ໃຊ້ໄດ້ກັບອັດຕາສະເລ່ຍ. ສົມມຸດເປັນຕົວຢ່າງວ່າ [N₂O₅] ຫຼຸດລົງຈາກ 0.0200 mol/L ເປັນ 0.0169 mol/L ໃນ 300 s ທຳອິດ. ອັດຕາສະເລ່ຍຂອງການໃຊ້ N₂O₅ ແມ່ນ (0.0200 − 0.0169)/300 s = 1.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹. ການລົບເຫຼືອເລກສຳຄັນພຽງສອງຕົວ, ສະນັ້ນຜົນຈຶ່ງມີສອງຕົວ. ໃນຊ່ວງດຽວກັນ NO₂ ເກີດຂຶ້ນດ້ວຍອັດຕາສອງເທົ່າຂອງອັດຕາສະເລ່ຍທີ່ຍັງບໍ່ປັດ, 2 × 1.03 × 10⁻⁵ = 2.1 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹.

ການຂຽນກົດອັດຕາ: ຄ່າຄົງທີ່ອັດຕາ ແລະ ອັນດັບປະຕິກິລິຍາ

ກົດອັດຕາສະແດງອັດຕາເປັນຜົນຄູນຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ຍົກກຳລັງ: rate = k[A]ᵐ[B]ⁿ. ຄ່າຄົງທີ່ອັດຕາ k ເປັນຄ່າສະເພາະຂອງປະຕິກິລິຍາໜຶ່ງທີ່ອຸນຫະພູມໜຶ່ງ ແລະ ບໍ່ຂຶ້ນກັບຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ. ເລກກຳລັງ m ແລະ n ແມ່ນອັນດັບປະຕິກິລິຍາທຽບກັບ A ແລະ B, ແລະ ຜົນບວກຂອງມັນແມ່ນອັນດັບລວມ. ອັນດັບໂດຍປົກກະຕິເປັນ 0, 1 ຫຼື 2, ແຕ່ກໍພົບອັນດັບທີ່ເປັນເສດສ່ວນ ແລະ ເປັນລົບເຊັ່ນກັນ.

ແຕ່ລະອັນດັບບອກທ່ານວ່າອັດຕາຕອບສະໜອງຕໍ່ການປ່ຽນແປງຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໜຶ່ງແນວໃດ. ຖ້າປະຕິກິລິຍາເປັນອັນດັບສູນທຽບກັບ A, ການປ່ຽນ [A] ບໍ່ມີຜົນຕໍ່ອັດຕາ. ຖ້າເປັນອັນດັບໜຶ່ງ, ການເພີ່ມ [A] ສອງເທົ່າເຮັດໃຫ້ອັດຕາເພີ່ມສອງເທົ່າ. ຖ້າເປັນອັນດັບສອງ, ການເພີ່ມ [A] ສອງເທົ່າເຮັດໃຫ້ອັດຕາຄູນດ້ວຍ 2² = 4. ສຳລັບ rate = k[A]²[B], ການເພີ່ມ [A] ສອງເທົ່າພ້ອມກັບຫຼຸດ [B] ລົງເຄິ່ງໜຶ່ງປ່ຽນອັດຕາດ້ວຍປັດໄຈ 2² × ½ = 2.

ອັນດັບຕ້ອງໄດ້ມາຈາກການວັດ. ພາກ 12.3 ຂອງ OpenStax ໃຫ້ປະຕິກິລິຍາ NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g) ເປັນຕົວຢ່າງ: ກົດອັດຕາຂອງມັນແມ່ນ rate = k[NO₂]², ອັນດັບສອງທຽບກັບ NO₂ ແລະ ອັນດັບສູນທຽບກັບ CO, ເຖິງແມ່ນສານຕັ້ງຕົ້ນແຕ່ລະຊະນິດມີສຳປະສິດ 1.

ວິທີອັດຕາເລີ່ມຕົ້ນ, ເທື່ອລະຂັ້ນຕອນ

ວິທີອັດຕາເລີ່ມຕົ້ນດຳເນີນປະຕິກິລິຍາດຽວກັນຫຼາຍຄັ້ງທີ່ອຸນຫະພູມດຽວ, ປ່ຽນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເລີ່ມຕົ້ນເທື່ອລະອັນ, ແລະ ວັດອັດຕາໃນຕອນເລີ່ມຕົ້ນແທ້ໆຂອງແຕ່ລະຄັ້ງ.

ຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 2. ຂໍ້ມູນຢູ່ນີ້ເປັນຕົວຢ່າງທີ່ສ້າງຂຶ້ນເພື່ອການຝຶກຝົນ. ສຳລັບ A + 2 B → ຜະລິດຕະພັນ, ການທົດລອງສາມຄັ້ງໃຫ້: ຄັ້ງທີ 1, [A] = 0.0100 mol/L ແລະ [B] = 0.0100 mol/L, ອັດຕາເລີ່ມຕົ້ນ 2.40 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; ຄັ້ງທີ 2, [A] = 0.0150 mol/L ແລະ [B] = 0.0100 mol/L, ອັດຕາ 5.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; ຄັ້ງທີ 3, [A] = 0.0100 mol/L ແລະ [B] = 0.0300 mol/L, ອັດຕາ 7.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹.

ມີແຕ່ [A] ທີ່ປ່ຽນລະຫວ່າງຄັ້ງທີ 1 ແລະ 2, ດ້ວຍປັດໄຈ 1.50, ແລະ ອັດຕາເພີ່ມຂຶ້ນດ້ວຍປັດໄຈ 2.208. ແກ້ 2.208 = 1.50ᵐ ດ້ວຍລໍການິດ: m = ln 2.208 / ln 1.50 = 1.95. ອັດຕາທີ່ວັດໄດ້ມີຄວາມຄາດເຄື່ອນຈາກການທົດລອງ, ສະນັ້ນຄ່າທີ່ໃກ້ຈຳນວນເຕັມຂະໜາດນີ້ຈຶ່ງຖືກປັດ: m = 2. ມີແຕ່ [B] ທີ່ປ່ຽນລະຫວ່າງຄັ້ງທີ 1 ແລະ 3, ດ້ວຍປັດໄຈ 3.00, ແລະ ອັດຕາເພີ່ມຂຶ້ນ 3.04 ເທົ່າ, ສະນັ້ນ n = ln 3.04 / ln 3.00 = 1.01, ເຊິ່ງປັດເປັນ 1. ກົດອັດຕາແມ່ນ rate = k[A]²[B], ອັນດັບລວມເປັນສາມ. ສັງເກດວ່າ B ມີສຳປະສິດ 2 ໃນສົມຜົນ ແຕ່ເປັນອັນດັບໜຶ່ງ.

ຕອນນີ້ຫາ k ຈາກແຕ່ລະຄັ້ງ: k = rate / ([A]²[B]). ສາມຄ່າທີ່ໄດ້ແມ່ນ 2.40, 2.36 ແລະ 2.43 L² mol⁻² s⁻¹, ມີຄ່າສະເລ່ຍ 2.40, ສະນັ້ນລາຍງານ k = 2.4 L² mol⁻² s⁻¹. ໃຊ້ມັນເພື່ອທຳນາຍອັດຕາເມື່ອ [A] = 0.0200 mol/L ແລະ [B] = 0.0250 mol/L: rate = 2.4 × (0.0200)² × 0.0250 = 2.4 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹.

• ເລືອກສອງຄັ້ງທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນປ່ຽນພຽງອັນດຽວ.
• ຫານອັດຕາທີ່ໃຫຍ່ກວ່າດ້ວຍອັດຕາທີ່ນ້ອຍກວ່າ ແລະ ຫານຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ກົງກັນໃນແບບດຽວກັນ. ແລ້ວແກ້: ອັດຕາສ່ວນຂອງອັດຕາ = (ອັດຕາສ່ວນຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນ) ຍົກກຳລັງອັນດັບ.
• ປັດແຕ່ລະອັນດັບເປັນຄ່າທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ (ຈຳນວນເຕັມ, ຫຼື ບາງຄັ້ງ ½) ແລະ ເຮັດຊ້ຳສຳລັບສານຕັ້ງຕົ້ນອື່ນ.
• ຄິດໄລ່ k ຈາກທຸກຄັ້ງ ແລະ ຫາຄ່າສະເລ່ຍ, ແທນທີ່ຈະເຊື່ອຖືການທົດລອງພຽງຄັ້ງດຽວ.

ຫົວໜ່ວຍຂອງ k ບອກອັນດັບລວມ

ອັດຕາມີຫົວໜ່ວຍເປັນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຕໍ່ເວລາສະເໝີ, ສະນັ້ນຫົວໜ່ວຍຂອງ k ຕ້ອງເຮັດໃຫ້ກົດອັດຕາສົມດຸນ. ເມື່ອຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເປັນ mol/L ແລະ ເວລາເປັນວິນາທີ, k ມີຫົວໜ່ວຍ (mol/L)¹⁻ⁿ s⁻¹, ເຊິ່ງ n ແມ່ນອັນດັບລວມ. ການອ່ານຫົວໜ່ວຍຂອງຄ່າຄົງທີ່ອັດຕາທີ່ກຳນົດໃຫ້ເປັນວິທີໄວໃນການບອກອັນດັບລວມຂອງປະຕິກິລິຍາ.

• ອັນດັບສູນ: mol L⁻¹ s⁻¹.
• ອັນດັບໜຶ່ງ: s⁻¹, ໂດຍບໍ່ມີຫົວໜ່ວຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນເລີຍ.
• ອັນດັບສອງ: L mol⁻¹ s⁻¹.
• ອັນດັບສາມ: L² mol⁻² s⁻¹, ຄືໃນຕົວຢ່າງທີ່ແກ້ແລ້ວ 2.

ເປັນຫຍັງສົມຜົນທີ່ດຸນແລ້ວຈຶ່ງບໍ່ສາມາດໃຫ້ອັນດັບໄດ້

ປະຕິກິລິຍາສ່ວນໃຫຍ່ເກີດຂຶ້ນຜ່ານລຳດັບຂອງເຫດການທີ່ງ່າຍກວ່າ ເອີ້ນວ່າຂັ້ນຕອນມູນຖານ, ເຊິ່ງລວມກັນເປັນກົນໄກ. ສຳລັບຂັ້ນຕອນມູນຖານດຽວ, ແລະ ສະເພາະກັບມັນເທົ່ານັ້ນ, ກົດອັດຕາສາມາດຂຽນໄດ້ຈາກສຳປະສິດຂອງຂັ້ນຕອນ: ຂັ້ນຕອນທີ່ໂມເລກຸນ NO₂ ສອງໂມເລກຸນຕຳກັນເປັນອັນດັບສອງທຽບກັບ NO₂. ຈຳນວນອະນຸພາກທີ່ຕຳກັນໃນຂັ້ນຕອນໜຶ່ງແມ່ນໂມເລກຸລາຣິຕີຂອງມັນ.

ຂັ້ນຕອນທີ່ຊ້າທີ່ສຸດໃນກົນໄກຈຳກັດອັດຕາລວມ ແລະ ຖືກເອີ້ນວ່າຂັ້ນຕອນກຳນົດອັດຕາ. ພາກ 12.6 ຂອງ OpenStax ອະທິບາຍກົດອັດຕາຂອງ NO₂ + CO ດ້ວຍວິທີນີ້. ຂັ້ນຕອນທຳອິດທີ່ຊ້າ, NO₂ + NO₂ → NO₃ + NO, ຕາມດ້ວຍຂັ້ນຕອນທີ່ໄວ, NO₃ + CO → NO₂ + CO₂. ສອງຂັ້ນຕອນບວກກັນໄດ້ສົມຜົນລວມ. CO ເຂົ້າມາຫຼັງຂັ້ນຕອນທີ່ຊ້າເທົ່ານັ້ນ, ສະນັ້ນຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງມັນຈຶ່ງບໍ່ປາກົດໃນກົດອັດຕາ. ສົມຜົນລວມທີ່ດຸນແລ້ວອະທິບາຍສິ່ງທີ່ຖືກໃຊ້ ແລະ ສິ່ງທີ່ຖືກຜະລິດ, ບໍ່ແມ່ນວ່າປະຕິກິລິຍາເກີດຂຶ້ນແນວໃດ, ນັ້ນຄືເຫດຜົນທີ່ອັນດັບຕ້ອງໄດ້ມາຈາກການວັດ.

ການພາດເລື່ອງກົດອັດຕາ ແລະ ວິທີຈັບມັນ

ຂໍ້ຜິດພາດສ່ວນໃຫຍ່ໃນໂຈດຈົນສາດມາຈາກການອ່ານສົມຜົນທີ່ດຸນແລ້ວຄືກັບວ່າມັນເປັນກົດອັດຕາ, ຫຼື ຈາກການຖືວ່າອັດຕາຂອງທຸກສະປີຊີສ໌ເປັນຕົວເລກດຽວກັນ.

• ເອົາອັນດັບປະຕິກິລິຍາຈາກສຳປະສິດຂອງສົມຜົນລວມ. ອັນດັບມາຈາກຂໍ້ມູນ ຫຼື ຈາກກົນໄກທີ່ຮູ້ແລ້ວ.
• ລືມຫານດ້ວຍສຳປະສິດເມື່ອປ່ຽນອັດຕາຂອງສະປີຊີສ໌ໜຶ່ງເປັນອັດຕາຂອງອີກສະປີຊີສ໌ໜຶ່ງ.
• ລືມໃສ່ເຄື່ອງໝາຍລົບໃຫ້ອັດຕາຂອງສານຕັ້ງຕົ້ນ ແລະ ລາຍງານອັດຕາປະຕິກິລິຍາເປັນລົບ.
• ປຽບທຽບສອງຄັ້ງທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນປ່ຽນຫຼາຍກວ່າໜຶ່ງອັນພ້ອມກັນ.
• ຄິດໄລ່ k ໂດຍບໍ່ມີຫົວໜ່ວຍ. ຫົວໜ່ວຍຂອງມັນຢືນຢັນວ່າອັນດັບລວມຖືກຕ້ອງຫຼືບໍ່.
• ປັດອັນດັບທີ່ວັດໄດ້ 1.95 ເປັນ 1.9 ແທນທີ່ຈະເປັນ 2. ຂໍ້ມູນຈາກການທົດລອງບໍ່ຄ່ອຍໃຫ້ຈຳນວນເຕັມພໍດີ.