Xawaaraha falgalka iyo sharciyada xawaaraha: sida uruurintu u maamusho dhaqsaha

Cabbirka sida degdegga ah ee falgal u socdo

Xawaaraha falgalku waa isbeddelka uruurinta falgale ama wax-soo-saar cutub waqti kasta, badanaa mol L⁻¹ s⁻¹. Uruurinta falgalayaashu way dhacdaa marka falgal socdo, sidaa darteed isbeddelkoodu waa taban. Calaamad laga jaro ayaa la horgeliyaa erayada falgalayaasha si xawaare kasta loogu sheego tiro togan.

Xawaaraha celceliska ahi waa isbeddelka uruurinta muddo waqti ah oo loo qaybiyey dhererka muddadaas. Xawaaraha daqiiqaddaas (instantaneous) waa janjeerka xariiqda taabata (tangent) qalooca uruurinta–waqtiga hal xilli. Xawaaraha bilowgu waa xawaaraha daqiiqaddaas ee waqtiga eber, kahor inta wax-soo-saarradu aysan urursan. Falgallada badankood xawaaruhu wuu dhacaa marka waqtigu socdo, sababtoo ah falgalayaasha ayaa la isticmaalayaa.

Uruurintu waa mid ka mid ah dhawr arrimood oo go'aamiya xawaaraha. Heerkulka, catalyst-yada, bedka dusha falgale adag, iyo dabeecadda kiimikaad ee falgalayaashu sidoo kale way muhiim yihiin. Hagahan wuxuu heerkulka haynayaa joogto wuxuuna diiradda saarayaa uruurinta; saameynta heerkulku waa mawduuca hagaha tamarta firfircoonida.

Hal falgal, hal xawaare: u qaybinta isku-dhuftayaasha

Noocyada kala duwan ee isla falgalka ku jira waxay ku beddelmaan xawaarayaal kala duwan, iyagoo u dhigma isku-dhuftayaashooda. Si aad u bixiso hal xawaare oo falgalka oo dhan ah, xawaaraha isbeddelka nooc kasta u qaybi isku-dhuftihiisa. aA + bB → cC + dD, xawaaraha falgalku waa −(1/a)Δ[A]/Δt = −(1/b)Δ[B]/Δt = (1/c)Δ[C]/Δt = (1/d)Δ[D]/Δt.

Tusaale la xaliyey 1. Burburka 2 N₂O₅(g) → 4 NO₂(g) + O₂(g), nitrogen dioxide wuxuu ku samaysmayaa 6.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹ hal xilli. Xawaaraha falgalku waa (1/4)(6.0 × 10⁻⁵) = 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹. N₂O₅ waxaa loo isticmaalaa laba jibaarka xawaaraha falgalka, 3.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹, O₂-na wuxuu ku samaysmaa xawaaraha falgalka, 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹. Afarta bayaan dhammaantood waxay sharxayaan isla dhacdada.

Isla xisaab-haynta ayaa u shaqaysa xawaaraha celceliska. Ka soo qaad, tusaale ahaan, in [N₂O₅] uu ka dhaco 0.0200 mol/L ilaa 0.0169 mol/L 300 s-ka ugu horreeya. Xawaaraha celceliska ee isticmaalka N₂O₅ waa (0.0200 − 0.0169)/300 s = 1.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹. Ka-jarku wuxuu ka tagaa laba tiro oo muhiim ah oo keliya, sidaa darteed natiijadu waxay leedahay laba. Isla muddadaas NO₂ wuxuu ku samaysmaa laba jibaarka xawaaraha celceliska ee aan la dhoweyn, 2 × 1.03 × 10⁻⁵ = 2.1 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹.

Qorista sharciga xawaaraha: joogtada xawaaraha iyo heerarka falgalka

Sharciga xawaaruhu wuxuu xawaaraha u muujiyaa wax-soo-saar uruurino ah oo kor loogu qaaday awoodo: xawaare = k[A]ᵐ[B]ⁿ. Joogtada xawaaraha k waxay u gaar tahay hal falgal oo hal heerkul ah kumana xirna uruurinta. Jibbaarrada m iyo n waa heerarka falgalka ee A iyo B, wadartooduna waa heerka guud. Heerarku badanaa waa 0, 1 ama 2, laakiin heerar jajab ah iyo kuwo taban ayaa sidoo kale la arkaa.

Heer kastaa wuxuu kuu sheegaa sida xawaaruhu uga jawaabo isbeddel hal uruurin ah. Haddii falgal yahay heerka eber ee A, beddelidda [A] saameyn kuma laha xawaaraha. Haddii uu yahay heerka koowaad, laba-laabidda [A] waxay laba-laabtaa xawaaraha. Haddii uu yahay heerka labaad, laba-laabidda [A] waxay xawaaraha ku dhuftaa 2² = 4. xawaare = k[A]²[B], laba-laabidda [A] iyadoo [B] badh laga dhigayo waxay xawaaraha u beddeshaa arrin ah 2² × ½ = 2.

Heerarka waa in la cabbiraa. OpenStax qaybta 12.3 waxay tusaale ahaan u bixisaa falgalka NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g): sharciga xawaarihiisu waa xawaare = k[NO₂]², heerka labaad ee NO₂ iyo heerka eber ee CO, in kasta oo falgale kastaa leeyahay isku-dhufte 1 ah.

Habka xawaaraha bilowga, tallaabo-tallaabo

Habka xawaaraha bilowgu wuxuu isla falgalka sameeyaa dhawr jeer hal heerkul, isagoo beddelaya hal uruurin bilow ah markiiba, wuxuuna cabbiraa xawaaraha bilowga ugu horreeya ee orod kasta.

Tusaale la xaliyey 2. Xogta halkan waa tusaale, oo loo dhisay layli. A + 2 B → wax-soo-saarro, saddex orod ayaa bixiya: tijaabada 1, [A] = 0.0100 mol/L iyo [B] = 0.0100 mol/L, xawaaraha bilowga 2.40 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; tijaabada 2, [A] = 0.0150 mol/L iyo [B] = 0.0100 mol/L, xawaare 5.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; tijaabada 3, [A] = 0.0100 mol/L iyo [B] = 0.0300 mol/L, xawaare 7.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹.

[A] oo keliya ayaa isbeddela inta u dhexeysa tijaabooyinka 1 iyo 2, arrin ah 1.50, xawaaruhuna wuxuu kordhaa arrin ah 2.208. Xalli 2.208 = 1.50ᵐ adigoo isticmaalaya logarithm-yo: m = ln 2.208 / ln 1.50 = 1.95. Xawaarayaasha la cabbiray waxay sidaan khalad tijaabo, sidaa darteed qiime intaas ugu dhow tiro dhan waa la dhoweeyaa: m = 2. [B] oo keliya ayaa isbeddela inta u dhexeysa tijaabooyinka 1 iyo 3, arrin ah 3.00, xawaaruhuna wuxuu kordhaa 3.04, sidaa darteed n = ln 3.04 / ln 3.00 = 1.01, oo loo dhoweeyo 1. Sharciga xawaaruhu waa xawaare = k[A]²[B], heerka saddexaad guud ahaan. U fiirso in B uu isleegga ku leeyahay isku-dhufte 2 ah laakiin uu yahay heerka koowaad.

Hadda ka hel k tijaabo kasta: k = xawaare / ([A]²[B]). Saddexda qiime waa 2.40, 2.36 iyo 2.43 L² mol⁻² s⁻¹, celceliskooduna waa 2.40, sidaa darteed sheeg k = 2.4 L² mol⁻² s⁻¹. U isticmaal inaad saadaaliso xawaaraha marka [A] = 0.0200 mol/L iyo [B] = 0.0250 mol/L: xawaare = 2.4 × (0.0200)² × 0.0250 = 2.4 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹.

• Dooro laba tijaabo oo hal uruurin oo keliya ay ku beddelanto.
• Xawaaraha weyn u qaybi kan yar, uruurinta u dhigmanna si la mid ah. Kadib xalli: saamiga xawaaraha = (saamiga uruurinta) oo kor loogu qaaday awoodda heerka.
• Heer kasta u dhowee qiime macquul ah (tiro dhan, ama mararka qaarkood ½) oo ku celi falgalayaasha kale.
• Ka xisaabi k tijaabo kasta oo celcelis u samee natiijooyinka, halkii aad isku hallayn lahayd hal orod.

Cutubyada k waxay muujiyaan heerka guud

Xawaaruhu had iyo jeer wuxuu leeyahay cutubyo uruurin waqti kasta, sidaa darteed cutubyada k waa inay sharciga xawaaraha ka dhigaan mid isu-dheellitiran. Iyadoo uruurinta lagu cabbiro mol/L waqtigana ilbiriqsi, k wuxuu leeyahay cutubyo (mol/L)¹⁻ⁿ s⁻¹, halkaas oo n uu yahay heerka guud. Akhrinta cutubyada joogtada xawaaraha la bixiyey waa hab degdeg ah oo lagu ogaado heerka guud ee falgal.

• Heerka eber: mol L⁻¹ s⁻¹.
• Heerka koowaad: s⁻¹, iyadoon lahayn cutub uruurin gabi ahaanba.
• Heerka labaad: L mol⁻¹ s⁻¹.
• Heerka saddexaad: L² mol⁻² s⁻¹, sida tusaalaha la xaliyey 2.

Sababta isleegga isu-dheellitiran uusan u bixin karin heerarka

Falgallada badankood waxay ku dhacaan taxane dhacdooyin ka fudud oo loo yaqaan tallaabooyin aasaasi ah (elementary steps), kuwaas oo wadajir u sameeya habka falgalka (mechanism). Hal tallaabo aasaasi ah, oo keliya mid noocaas ah, sharciga xawaaraha waxaa laga qori karaa isku-dhuftayaasha tallaabada: tallaabo ay laba molekiyuul NO₂ ah isku dhacaan waa heerka labaad ee NO₂. Tirada qaybaha isku dhaca tallaabo waa molecularity-geeda.

Tallaabada ugu gaabsan ee habka falgalka ayaa xaddida xawaaraha guud waxaana loo yaqaan tallaabada go'aamisa xawaaraha. OpenStax qaybta 12.6 waxay sidan u sharxdaa sharciga xawaaraha NO₂ + CO. Tallaabo koowaad oo gaabis ah, NO₂ + NO₂ → NO₃ + NO, waxaa ku xiga tallaabo degdeg ah, NO₃ + CO → NO₂ + CO₂. Labada tallaabo waxay isku geeyaan isleegga guud. CO wuxuu soo galaa oo keliya tallaabada gaabiska ah kadib, sidaa darteed uruurintiisu kama muuqato sharciga xawaaraha. Isleeg guud oo isu-dheellitiran wuxuu sharxaa waxa la isticmaalo iyo waxa la soo saaro, ma aha sida falgalku u dhaco, taasina waa sababta heerarka loo cabbiro.

Khaladaadka sharciga xawaaraha iyo sida loo qabto

Khaladaadka badankooda mushkiladaha kinetics-ka waxay ka yimaadaan u akhrinta isleegga isu-dheellitiran sidii inuu yahay sharci xawaare, ama u qaadashada xawaaraha nooc kasta isla tiro.

• Ka qaadashada heerarka falgalka isku-dhuftayaasha isleeg guud. Heerarku waxay ka yimaadaan xog ama hab falgal oo la yaqaan.
• Illaawidda u qaybinta isku-dhuftayaasha marka xawaaraha hal nooc loo beddelayo xawaaraha mid kale.
• Ka tegidda calaamadda laga jaro xawaaraha falgale iyo sheegidda xawaare falgal oo taban.
• Barbar dhigga laba tijaabo oo wax ka badan hal uruurin ay isku mar ku beddelmeen.
• Xisaabinta k iyadoon cutub lahayn. Cutubyadiisu waxay xaqiijiyaan haddii heerka guud sax yahay.
• Dhoweynta heer la cabbiray oo 1.95 ah ilaa 1.9 halkii laga dhigi lahaa 2. Xogta tijaabooyinku marar dhif ah ayay bixisaa tirooyin dhan oo sax ah.