اثر غلظت بر سرعت یک واکنش

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
مدیر تالار
می دانیم هرچه زغال نیم افروخته رابیش تر باد بزنیم بر شدت سوختن آنمی افزاییم همچنین اگر تکه ای از فلز روی را در اسید هیدرو کلریک 6 مولارحل کنیم واکنش انحلال سریعتر از زمانی رخ میدهد که همین مقدار روی رادر اسید هیدروکلریک 1 مولار حل نماییم این ها نمایانگراثر غلظت بر سرعتواکنش هستند

وقتی غلظت یکی از واکنش دهنده ها را زیاد می کنیم تجمع مولکولها در واحد
حجم بیشتر می شودو عده کل برخورد ها در واحد زمان افزایش می یابد در نتیجه سرعت واکنش زیاد می سودواکنش A + B -----> C + D را در نظر بگیرید . اگر فرض کنیم این واکنش بنیادی بوده ودر یک مرحله صورت می گیرد می توان گفت سرعت واکنش هم با غلظت واکنش دهنده A و هم با غلظت واکنش دهنده B رابطه مستقیم دارد یعنی :
اگر این دو عبارت را در یک عبارت خلاصه کنیم

با ضرب در یک عدد ثابت این تناسب به تساوی تبدیل می شود
ثابت تناسب K ثابت سرعت نامیده میشود
به طور مشابه واکنش زیر را در نظر بگیرید

برای این واکنش :


بنابراین میتوان نتیجه گرفت ضریب یک ماده در معادله موازنه شده یک واکنشبنیادی در عبارت سرعت توان قرار می گیرد
aA + bB ----> cC + dD پس برای واکنش
عبارت سرعت برابر است با
واکنش های غیر بنیادی واکنش هایی هستند که در یک مرحله صورت
نمی گیرند واز جمع چند واکنش بنیادی حاصل می آیندواکنش های دو یا چند مرحله ای به طور معمول با سرعت برابرانجام نمی شوند و معمولا یکی از آنها کند و بقیه سریع صورتمیگیرند . بنابراین در این نوع واکنش ها ، واکنش کند تعیین کنندهسرعت واکنش است. از این رو در این نوع واکنش ها تنها غلظت واکنش دهنده هایی که در مرحله کند مشارکت دارند در سرعت واکنش موثر است و غلطت سایرواکنش دهند ها تاثیر آنقدر کمیدارد که به طور تقریبی می توان تاثیر آنها را ناچیز گرفت . هرچهاختلاف انرژی فعالسازی مرحله کند با انرژی فعالسازی مرحله یامرحله های سریع بیشتر باشد تاثیر غلظت واکنش دهنده هایمرحله های سریع در سرعت کلی واکنش کمتر می شودپس در حالت کلی برای واکنش aA + bB -----> cC + dD بایدعبارت سرعت را چنین نوشت :

اگر m=a و n=b باشد به احتمال زیاد واکنش بنیادی است ولی نمی توان مطمئن بود چون ممکن است واکنش غیر بنیادی باشد ولی در مرحله کند واکنش دهنده های واکنش اصلی با همان ضرایب در مرحله کندمشارکت داشته باشند ولی اگر m # a و یا n # b باشد می توان مطمئن بود که واکنش بنیادی یا چند مرحله ای است .بدیهی است که m و n می توانند صفر باشند مثلا اگر m صفر باشد به این معنااست که سرعت واکنش نسبت به تغییر غلظت A تغییرنمی کند به عبارت بهتر در مرحله کند یا مرحله تعیین کننده واکنش گرA هیچ نقشی ندارد
یعنی سرعت واکنش نسبت به A از مرتبه 1 و نسبت به B ازمرتبه صفر است مرتبه کلی واکنش برابر مجموع توانهای غلظت مواد در عبارت سرعتاست مثلا اگر عبارت سرعت یک واکنشمطابق زیر باشد :
سرعت نسبت به A از درجه mو نسبت به B از درجه n بوده و مرتبه کلیواکنش برابر m+n استدر عمل برای آنکه معین کنند سرعت یک واکنش به غلظت واکنش دهنده هااز مرتبه چند وابسته است آزمایش انجام میدهند به این صورت که طی چند مرحله آزمایش غلظت واکنش دهنده ها را تغیر داده واز روی تغییرات سرعتبه چگونگی تاثیرواکنش دهنده ها پی می برند به طور مثال برای واکنش زیر طی چند مرحله آزمایش نتایج زیر حاصل شده است
S[SUB]2[/SUB]O[SUB]8[/SUB] [SUP]2-[/SUP] + 3I[SUP]-[/SUP] ------> 2SO[SUB]4[/SUB] [SUP]2-[/SUP] + I[SUB]3[/SUB][SUP]-[/SUP]

مقایسه مراحل 1 و 2 نشان می دهد با نصف شدن [I-] سرعت نیز نصف سده است بنابراین سرعت نسبت به [I-] از درجه 1 وابسته استمقایسه مراحل 2 و3 نشان میدهد با دو برابر شدن غلظت - S[SUB]2[/SUB]O[SUB]8[/SUB][SUP]2[/SUP]سرعت دو برابر سده است پس سرعت نسبت به -S[SUB]2[/SUB]O[SUB]8[/SUB][SUP]2[/SUP]نیز از درجه 1 استاز این رو عبارت قانون سرعت ان برابر است با :
 
بالا