Ìyára Ìhùwàpọ̀ àti Àwọn Òfin Ìyára: Bí Ìpọ̀ Ṣe Ń Darí Ìyára

Wíwọn bí ìhùwàpọ̀ ṣe ń yára tó

Ìyára ìhùwàpọ̀ ni àyípadà ìpọ̀ ohun ìhùwàpọ̀ tàbí èso fún ẹ̀ka àkókò kan, nígbà púpọ̀ ní mol L⁻¹ s⁻¹. Àwọn ìpọ̀ ohun ìhùwàpọ̀ ń sọ̀kalẹ̀ bí ìhùwàpọ̀ ṣe ń lọ, nítorí náà àyípadà wọn jẹ́ òdì. A ń fi àmì ìyọkúrò sí iwájú àwọn ọ̀rọ̀ ohun ìhùwàpọ̀ kí a lè ròyìn gbogbo ìyára bí nọ́ńbà rere.

Ìyára ìpíndọ́gba ni àyípadà ìpọ̀ lórí àlàfo àkókò kan tí a pín sí gígùn àlàfo yẹn. Ìyára lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀ ni ìtẹ̀ táńjẹ́ǹtì sí àwòrán ìpọ̀–àkókò ní àkókò kan. Ìyára ìbẹ̀rẹ̀ ni ìyára lẹ́sẹ̀kẹsẹ̀ ní àkókò òdo, kí àwọn èso tó kóra jọ. Fún ọ̀pọ̀ ìhùwàpọ̀, ìyára ń sọ̀kalẹ̀ bí àkókò ṣe ń kọjá, nítorí a ń lo àwọn ohun ìhùwàpọ̀ tán.

Ìpọ̀ jẹ́ ọ̀kan nínú ọ̀pọ̀ kókó tó ń pinnu ìyára. Ìwọ̀n ooru, àwọn kátálísìtì, ìwọ̀n ojú ohun ìhùwàpọ̀ líle, àti ìwà kẹ́míkà àwọn ohun ìhùwàpọ̀ náà ṣe pàtàkì. Ìtọ́sọ́nà yìí pa ìwọ̀n ooru mọ́ láìyípadà, ó sì dojúkọ ìpọ̀; ipa ìwọ̀n ooru ni àkòrí ìtọ́sọ́nà agbára ìmúṣiṣẹ́.

Ìhùwàpọ̀ kan, ìyára kan: pípín pẹ̀lú àwọn alábàádọ́gba

Àwọn irú yàtọ̀ nínú ìhùwàpọ̀ kan náà ń yípadà ní ìyára yàtọ̀, ní ìwọ̀n pẹ̀lú àwọn alábàádọ́gba wọn. Láti fún ni ìyára kan ṣoṣo fún gbogbo ìhùwàpọ̀ náà, pín ìyára àyípadà irú kọ̀ọ̀kan pẹ̀lú alábàádọ́gba rẹ̀. Fún aA + bB → cC + dD, ìyára ìhùwàpọ̀ jẹ́ −(1/a)Δ[A]/Δt = −(1/b)Δ[B]/Δt = (1/c)Δ[C]/Δt = (1/d)Δ[D]/Δt.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 1. Nínú ìfọ́sílẹ̀ 2 N₂O₅(g) → 4 NO₂(g) + O₂(g), náítírójìn díọ́ksáìdì ń ṣẹ̀dá ní 6.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹ ní àkókò kan. Ìyára ìhùwàpọ̀ jẹ́ (1/4)(6.0 × 10⁻⁵) = 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹. A ń lo N₂O₅ tán ní ìlọ́po méjì ìyára ìhùwàpọ̀, 3.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹, O₂ sì ń ṣẹ̀dá ní ìyára ìhùwàpọ̀, 1.5 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹. Gbogbo ọ̀rọ̀ mẹ́rin náà ń ṣàpèjúwe ìṣẹ̀lẹ̀ kan náà.

Ìṣirò kan náà ń ṣiṣẹ́ fún àwọn ìyára ìpíndọ́gba. Ká ní, gẹ́gẹ́ bí àpèjúwe, [N₂O₅] sọ̀kalẹ̀ láti 0.0200 mol/L sí 0.0169 mol/L nígbà 300 s àkọ́kọ́. Ìyára ìpíndọ́gba lílo N₂O₅ jẹ́ (0.0200 − 0.0169)/300 s = 1.0 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹. Ìyọkúrò náà fi díjítì pàtàkì méjì péré sílẹ̀, nítorí náà èsì náà ní méjì. Lórí àlàfo kan náà NO₂ ń ṣẹ̀dá ní ìlọ́po méjì ìyára ìpíndọ́gba tí a kò yí, 2 × 1.03 × 10⁻⁵ = 2.1 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹.

Kíkọ òfin ìyára: alábàádọ́gba ìyára àti àwọn ìpele ìhùwàpọ̀

Òfin ìyára ń fi ìyára hàn bí ọjà àwọn ìpọ̀ tí a gbé sí agbára: rate = k[A]ᵐ[B]ⁿ. Alábàádọ́gba ìyára k jẹ́ ti ìhùwàpọ̀ kan ní ìwọ̀n ooru kan, kò sì sinmi lórí ìpọ̀. Àwọn agbára m àti n ni àwọn ìpele ìhùwàpọ̀ ní ìbátan sí A àti B, àpapọ̀ wọn sì ni ìpele àpapọ̀. Àwọn ìpele sábà máa ń jẹ́ 0, 1 tàbí 2, ṣùgbọ́n a tún ń rí àwọn ìpele oní-ìdá àti òdì.

Ìpele kọ̀ọ̀kan ń sọ fún ọ bí ìyára ṣe ń dáhùn sí àyípadà nínú ìpọ̀ kan. Tí ìhùwàpọ̀ kan bá jẹ́ ìpele òdo nínú A, yíyí [A] padà kò ní ipa lórí ìyára. Tí ó bá jẹ́ ìpele kìíní, ṣíṣe ìlọ́po méjì [A] ń ṣe ìlọ́po méjì ìyára. Tí ó bá jẹ́ ìpele kejì, ṣíṣe ìlọ́po méjì [A] ń sọ ìyára di púpọ̀ pẹ̀lú 2² = 4. Fún rate = k[A]²[B], ṣíṣe ìlọ́po méjì [A] nígbà tí a ń pín [B] sí méjì ń yí ìyára padà ní ìlọ́po 2² × ½ = 2.

A gbọ́dọ̀ wọn àwọn ìpele. Apá OpenStax 12.3 fún ni ìhùwàpọ̀ NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g) gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ: òfin ìyára rẹ̀ ni rate = k[NO₂]², ìpele kejì nínú NO₂ àti ìpele òdo nínú CO, bó tilẹ̀ jẹ́ pé ohun ìhùwàpọ̀ kọ̀ọ̀kan ní alábàádọ́gba 1.

Ọ̀nà ìyára ìbẹ̀rẹ̀, ní ìgbésẹ̀-ìgbésẹ̀

Ọ̀nà ìyára ìbẹ̀rẹ̀ ń ṣe ìhùwàpọ̀ kan náà ní ọ̀pọ̀ ìgbà ní ìwọ̀n ooru kan, ó ń yí ìpọ̀ ìbẹ̀rẹ̀ kan padà ní ẹ̀ẹ̀kan, ó sì ń wọn ìyára ní ìbẹ̀rẹ̀ gan-an ìgbìyànjú kọ̀ọ̀kan.

Àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 2. Dátà níbí jẹ́ àpèjúwe, tí a kọ́ fún ìdánrawò. Fún A + 2 B → àwọn èso, ìgbìyànjú mẹ́ta fún ni: ìgbìyànjú 1, [A] = 0.0100 mol/L àti [B] = 0.0100 mol/L, ìyára ìbẹ̀rẹ̀ 2.40 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; ìgbìyànjú 2, [A] = 0.0150 mol/L àti [B] = 0.0100 mol/L, ìyára 5.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹; ìgbìyànjú 3, [A] = 0.0100 mol/L àti [B] = 0.0300 mol/L, ìyára 7.30 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ s⁻¹.

[A] nìkan ló yípadà láàrin ìgbìyànjú 1 àti 2, ní ìlọ́po 1.50, ìyára sì gòkè ní ìlọ́po 2.208. Yanjú 2.208 = 1.50ᵐ pẹ̀lú lọ́gàrítìmù: m = ln 2.208 / ln 1.50 = 1.95. Àwọn ìyára tí a wọ̀n ní àṣìṣe ìdánwò, nítorí náà a ń yí iye tó sún mọ́ nọ́ńbà odindi tó bẹ́ẹ̀: m = 2. [B] nìkan ló yípadà láàrin ìgbìyànjú 1 àti 3, ní ìlọ́po 3.00, ìyára sì gòkè ní 3.04, nítorí náà n = ln 3.04 / ln 3.00 = 1.01, èyí tí a yí sí 1. Òfin ìyára ni rate = k[A]²[B], ìpele kẹta lápapọ̀. Kíyèsí pé B ní alábàádọ́gba 2 nínú ìdọ́gba ṣùgbọ́n ó jẹ́ ìpele kìíní.

Báyìí rí k láti ìgbìyànjú kọ̀ọ̀kan: k = rate / ([A]²[B]). Àwọn iye mẹ́ta náà jẹ́ 2.40, 2.36 àti 2.43 L² mol⁻² s⁻¹, pẹ̀lú ìpíndọ́gba 2.40, nítorí náà ròyìn k = 2.4 L² mol⁻² s⁻¹. Lò ó láti sọ ìyára tẹ́lẹ̀ nígbà tí [A] = 0.0200 mol/L àti [B] = 0.0250 mol/L: rate = 2.4 × (0.0200)² × 0.0250 = 2.4 × 10⁻⁵ mol L⁻¹ s⁻¹.

• Yan ìgbìyànjú méjì tí ìpọ̀ kan ṣoṣo ti yípadà.
• Pín ìyára tó tóbi jù pẹ̀lú èyí tó kéré jù, kí o sì pín àwọn ìpọ̀ tó bá a mu ní ọ̀nà kan náà. Lẹ́yìn náà yanjú: ìbátan ìyára = (ìbátan ìpọ̀) tí a gbé sí agbára ìpele náà.
• Yí ìpele kọ̀ọ̀kan sí iye tó bọ́gbọ́n mu (nọ́ńbà odindi, tàbí ½ lẹ́ẹ̀kọ̀ọ̀kan), kí o sì tún un ṣe fún àwọn ohun ìhùwàpọ̀ yòókù.
• Ṣírò k láti gbogbo ìgbìyànjú, kí o sì mú ìpíndọ́gba àwọn èsì, dípò gbígbẹ́kẹ̀lé ìgbìyànjú kan ṣoṣo.

Àwọn ẹ̀ka ìwọ̀n k ń fi ìpele àpapọ̀ hàn

Ìyára máa ń ní ẹ̀ka ìwọ̀n ìpọ̀ fún àkókò nígbà gbogbo, nítorí náà àwọn ẹ̀ka ìwọ̀n k gbọ́dọ̀ mú kí òfin ìyára dọ́gba. Pẹ̀lú àwọn ìpọ̀ ní mol/L àti àkókò ní ìṣẹ́jú-àáyá, k ní ẹ̀ka ìwọ̀n (mol/L)¹⁻ⁿ s⁻¹, níbi tí n jẹ́ ìpele àpapọ̀. Kíka àwọn ẹ̀ka ìwọ̀n alábàádọ́gba ìyára tí a fún jẹ́ ọ̀nà kíákíá láti mọ ìpele àpapọ̀ ìhùwàpọ̀ kan.

• Ìpele òdo: mol L⁻¹ s⁻¹.
• Ìpele kìíní: s⁻¹, láìsí ẹ̀ka ìwọ̀n ìpọ̀ rárá.
• Ìpele kejì: L mol⁻¹ s⁻¹.
• Ìpele kẹta: L² mol⁻² s⁻¹, bíi nínú àpẹẹrẹ ìṣiṣẹ́ 2.

Ìdí tí ìdọ́gba tí a ṣe ìdọ́gba rẹ̀ kò fi lè fún ni àwọn ìpele

Ọ̀pọ̀ ìhùwàpọ̀ ń ṣẹlẹ̀ nípasẹ̀ ọ̀wọ́ àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ tó rọrùn jù tí a ń pè ní ìgbésẹ̀ ìpìlẹ̀, tí wọ́n papọ̀ jẹ́ ọ̀nà ìhùwàpọ̀ náà. Fún ìgbésẹ̀ ìpìlẹ̀ kan ṣoṣo, àti fún ọ̀kan nìkan, a lè kọ òfin ìyára láti àwọn alábàádọ́gba ìgbésẹ̀ náà: ìgbésẹ̀ tí mọ́lẹ́kùùlù NO₂ méjì ti kọlu ara wọn jẹ́ ìpele kejì nínú NO₂. Iye àwọn pátíkù tó ń kọlu ara wọn nínú ìgbésẹ̀ kan ni mọ́lẹ́kùlárítì rẹ̀.

Ìgbésẹ̀ tó lọ́ra jù nínú ọ̀nà ìhùwàpọ̀ ń dín ìyára àpapọ̀ kù, a sì ń pè é ní ìgbésẹ̀ tó ń pinnu ìyára. Apá OpenStax 12.6 ṣàlàyé òfin ìyára NO₂ + CO ní ọ̀nà yìí. Ìgbésẹ̀ àkọ́kọ́ tó lọ́ra, NO₂ + NO₂ → NO₃ + NO, ni ìgbésẹ̀ kíákíá kan tẹ̀lé, NO₃ + CO → NO₂ + CO₂. Àwọn ìgbésẹ̀ méjèèjì papọ̀ jẹ́ ìdọ́gba àpapọ̀. CO ń wọlé lẹ́yìn ìgbésẹ̀ tó lọ́ra nìkan, nítorí náà ìpọ̀ rẹ̀ kò hàn nínú òfin ìyára. Ìdọ́gba àpapọ̀ tí a ṣe ìdọ́gba rẹ̀ ń ṣàpèjúwe ohun tí a ń lò tán àti ohun tí a ń ṣẹ̀dá, kì í ṣe bí ìhùwàpọ̀ ṣe ń ṣẹlẹ̀, ìdí nìyí tí a fi gbọ́dọ̀ wọn àwọn ìpele.

Àwọn àṣìṣe òfin ìyára àti bí a ṣe ń mú wọn

Ọ̀pọ̀ àṣìṣe nínú àwọn ìṣòro kínẹ́tíìkì wá láti kíka ìdọ́gba tí a ṣe ìdọ́gba rẹ̀ bí ẹni pé òfin ìyára ni, tàbí láti kíka ìyára gbogbo irú sí nọ́ńbà kan náà.

• Gbígba àwọn ìpele ìhùwàpọ̀ láti àwọn alábàádọ́gba ìdọ́gba àpapọ̀. Àwọn ìpele wá láti dátà tàbí láti ọ̀nà ìhùwàpọ̀ tí a mọ̀.
• Gbígbàgbé láti pín pẹ̀lú àwọn alábàádọ́gba nígbà yíyí ìyára irú kan padà sí ìyára òmíràn.
• Fífi àmì ìyọkúrò sílẹ̀ lára ìyára ohun ìhùwàpọ̀ àti ríròyìn ìyára ìhùwàpọ̀ òdì.
• Fífi ìgbìyànjú méjì tí ju ìpọ̀ kan lọ ti yípadà ní ẹ̀ẹ̀kan wé ara wọn.
• Ṣíṣírò k láìsí àwọn ẹ̀ka ìwọ̀n. Àwọn ẹ̀ka ìwọ̀n rẹ̀ ń fìdí rẹ̀ múlẹ̀ bóyá ìpele àpapọ̀ tọ́.
• Yíyí ìpele tí a wọ̀n ti 1.95 sí 1.9 dípò 2. Dátà láti àwọn ìdánwò kì í sábà fún ni àwọn nọ́ńbà odindi pípé.