Διαφορικές και Ολοκληρωμένες Μορφές Αντιδράσεων Μηδενικής Τάξης
Οι διαφορικές και ολοκληρωτικές μορφές αντίδρασης μηδενικής τάξης είναι οι μαθηματικές εκφράσεις που προέρχονται από τον νόμο διαφορικού ρυθμού για τη μελέτη της κινητικής των αντιδράσεων. για παράδειγμα, πώς αντιδρούν οι αντιδράσεις και ο ρυθμός και η χρονική περίοδος των αντιδράσεων. Διαφορικές και ολοκληρωτικές μορφές μπορούν να προκύψουν για οποιαδήποτε σειρά των αντιδράσεων.
Αντιδράσεις μηδενικής τάξης
Αντιδράσεις μηδενικής τάξης είναι εκείνες που δεν επηρεάζονται από τη μεταβολή της συγκέντρωσης των αντιδρώντων. Μια αντίδραση μηδενικής τάξης είναι ανεξάρτητη από τη συγκέντρωση των αντιδρώντων. Αυτές οι αντιδράσεις είναι ίσες με τη σταθερά του ρυθμού, καθώς η συγκέντρωση των αντιδρώντων έχει μηδενική ισχύ στην έκφραση του νόμου ρυθμού.
Ρυθμός =k[A]0 ( K =σταθερά ρυθμού )
Ρυθμός =k ([A] =Συγκέντρωση αντιδραστηρίου )
Παραγωγή διαφορικής και ολοκληρωτικής μορφής μηδέν
Διαφορικές και ολοκληρωτικές μορφές μηδενικής τάξης μπορούν εύκολα να προκύψουν από την έκφραση νόμου διαφορικού ρυθμού μιας αντίδρασης μηδενικής τάξης.
Διαφορικές μορφές της αντίδρασης μηδενικής τάξης
Ο νόμος διαφορικού ρυθμού είναι η μαθηματική έκφραση που δείχνει πώς ο ρυθμός μιας αντίδρασης εξαρτάται από τη συγκέντρωση.
Για αντίδραση μηδενικής τάξης, η έκφραση νόμου διαφορικού ρυθμού είναι,
Ο ρυθμός αναφέρεται στον ρυθμό αντίδρασης, το K είναι σταθερά ταχύτητας, η μονάδα της σταθεράς ταχύτητας είναι molL-1s-1 ή Ms-1.
Μπορούμε να εξαγάγουμε την ολοκληρωμένη μορφή έκφρασης νόμου ρυθμού για αντίδραση μηδενικής τάξης χρησιμοποιώντας έκφραση νόμου διαφορικού ρυθμού.
Σκεφτείτε την αντίδραση μηδενικής τάξης,
A → Προϊόν
Από την έκφραση του νόμου διαφορικού ρυθμού των αντιδράσεων μηδενικής τάξης:
Ενσωματώνοντας την παραπάνω εξίσωση και στις δύο πλευρές θεωρώντας ότι αρχικά ή τη στιγμή(t) =μηδέν, αυτή η ποσότητα του αντιδρώντος Α είναι [A0] και μετά το χρόνο (t) η υπόλοιπη ποσότητα είναι [A], οπότε
Η έκφραση του νόμου ολοκληρωμένου ρυθμού μας βοηθά να υπολογίσουμε τη συγκέντρωση ενός αντιδρώντος σε οποιαδήποτε συγκεκριμένη χρονική περίοδο από την έναρξη της αντίδρασης.
Γραφικές αναπαραστάσεις διαφορικών και ολοκληρωτικών μορφών αντίδρασης μηδενικής τάξης
Στον νόμο διαφορικού ρυθμού της αντίδρασης μηδενικής τάξης, ο ρυθμός της αντίδρασης δεν εξαρτάται από τη συγκέντρωση οποιουδήποτε αντιδρώντος, επομένως η γραφική παράσταση μεταξύ του ρυθμού της αντίδρασης και της συγκέντρωσης του αντιδρώντος θα είναι μια ευθεία σταθερή γραμμή, όπως φαίνεται στο σχήμα που φαίνεται παρακάτω.
Ολοκληρωμένη μορφή αντίδρασης μηδενικής τάξης,
Συγκρίνοντας αυτήν την εξίσωση με αυτήν μιας ευθείας γραμμής (y =mx + c), μπορεί να σχεδιαστεί ένα γράφημα [A] έναντι t για να ληφθεί μια ευθεία γραμμή με κλίση '-k' και μια τομή [A0], όπως που απεικονίζεται παρακάτω. Η κλίση του γραφήματος είναι αρνητική επειδή η συγκέντρωση του αντιδρώντος Α μειώνεται με το χρόνο.
Ο χρόνος ημιζωής της αντίδρασης μηδενικής τάξης
Όπως μπορούμε να δούμε, η ημιζωή της αντίδρασης μηδενικής τάξης δεν εξαρτάται επίσης από τη συγκέντρωση του αντιδρώντος. εξαρτάται μόνο από τη σταθερά ταχύτητας της αντίδρασης μηδενικής τάξης
Παραδείγματα αντίδρασης μηδενικής τάξης
Η φωτοχημική αντίδραση του υδρογόνου με το χλώριο.
2 Στην επιφάνεια του μολυβδαινίου και του βολφραμίου, η αποσύνθεση του NH3 είναι ένα παράδειγμα κινητική μηδενικής τάξης.
3. Μια αντίδραση μηδενικής τάξης στο ανθρώπινο ήπαρ είναι η οξείδωση της αιθανόλης σε ακεταλδεΰδη, που καταλύεται από το ένζυμο αφυδρογονάση αλκοόλης. Σε υψηλές συγκεντρώσεις αιθανόλης, αυτή η αντίδραση είναι επίσης μια αντίδραση μηδενικής τάξης.
4. Η αποσύνθεση του N2O στην επιφάνεια του Pt είναι επίσης μια κινητική αντίδραση μηδενικής τάξης.
5. Reverse Haber διαδικασία bosch ( αντίστροφη διαδικασία για την παραγωγή αμμωνίας (NH3) από N2 και H2
Συμπέρασμα
Οι αντιδράσεις μηδενικής τάξης είναι εκείνες που δεν επηρεάζονται από τη μεταβολή της συγκέντρωσης των αντιδρώντων. Μια αντίδραση μηδενικής τάξης είναι ανεξάρτητη από τη συγκέντρωση των αντιδρώντων.
Διαφορικές και ολοκληρωτικές μορφές μηδενικής τάξης μπορούν εύκολα να προκύψουν από την έκφραση νόμου διαφορικού ρυθμού μιας αντίδρασης μηδενικής τάξης. Ο νόμος διαφορικού ρυθμού είναι η μαθηματική έκφραση που δείχνει πώς ο ρυθμός μιας αντίδρασης εξαρτάται από τη συγκέντρωση.
