مرتبه واکنش

رابطه اصلی در بررسی سینتیکی، قانون سرعت (یا معادله سرعت) واکنش مورد نظر است. قانون سرعت، سرعت را به صورت تابعی از غلظت واکنش دهنده ها، غلظت فراورده ها و دما ارائه می دهد. اگر واکنش هایی را در نظر بگیریم که فراورده ها در قانون سرعت ظاهر نشوند، سرعت واکنش در چنین مواردی صرفاً به غلظت واکنش دهنده ها و دما بستگی دارد.

برای واکنش عمومی

aA + bB + … → cC + dD + …

قانون سرعت به شکل زیر است.

R = k[A]m[B]n

نماهای n , m را مرتبه واکنش می نامند. که نشان می دهند چطور سرعت تحت تاثیر غلظت قرار می گیرد. بنابر این اگر با دو برابر کردن [A] سرعت دو برابر شد، سرعت به [A] به توان یک [A]1 بستگی دارد. در این صورت 1= m خواهد بود. به طور مشابه اگر با دو برابر کردن [B] سرعت چهار برابر شود، سرعت به [B] به توان دو، [B]2 بستگی دارد. و در این صورت 2=n خواهد بود. ممکن است در واکنشی سرعت با دو برابر کردن [A] تغییر نکند. در چنین موردی سرعت به [A] وابسته نیست. به عبارت دیگر، سرعت با [A] به توان صفر، [A]0 بستگی دارد. لذا، 0= m خواهد بود.

یک واکنش، مرتبه خاصی نسبت به هر واکنش دهنده و همچنین یک مرتبه کلی دارد. که در مورد مرتبه کلی به سادگی از جمع مرتبه های نسبت به تمام اجزاء به دست می آید.

واکنشی با تنها واکنش دهنده A در ساده ترین حالت از مرتبه اول است اگر، سرعت مستقیماً با [A] متناسب باشد.

R = k[A]

اگر با توان دوم [A] متناسب باشد، در کل از مرتبه دوم می باشد.

R = k[A]2

نویسنده بهزاد میرزایی، وبلاگ دهکده، آموزش شیمی

اگر اصلاً به [A] وابسته نباشد، از مرتبه کلی صفر است. وضعیتی که عموماً در فرآیند کاتالیزور فلزی و بیوشیمیایی اتفاق می افتد.

R = k[A]0 = k(1) = k

یک نکته اصلی این است که از معادله موازنه شده نمی توان مرتبه ها را استنتاج کرد. مرتبه ها باید از قانون سرعت تعیین شوند. ( به جز واکنش های بنیادی که در آن ها مرتبه ها با ضرایب استوکیومتری واکنش موازنه شده برابرند)

مرتبه ها معمولاً اعداد صحیح مثبت یا صفرند. اما ممکن است کسری یا منفی هم باشند. برای واکنش:

CHCl3(g) + Cl2(g) → CCl4(l) + HCl(g)

مرتبه کسری در قانون سرعت آن ظاهر می گردد.

R = k[CHCl3][Cl2

این مرتبه واکنش به این مفهوم است که سرعت به جذر غلظت 2Cl بستگی دارد. برای مثال اگر [Cl2] چهار برابر شود، سرعت با فاکتور2 ، جذر تغییر [Cl2] افزایش می یابد.

نمای منفی به این مفهوم است که با افزایش غلظت آن جزء، سرعت کم می شود. اغلب مرتبه منفی در واکنش هایی دیده می شود که قانون سرعت آن ها فراورده ها را شامل می شود. برای مثال در واکنش جوی:

2O3(g) ⇌ 3O2(g)

قانون سرعت آن چنین تعیین شده است.

R = k[O3]2[O2]-1

با دو برابر شدن غلظت 2O ، سرعت انجام واکنش نصف می گردد.

منبع: اصول شیمی عمومی جلد دوم. تالیف مارتین سیلبربرگ.

ترجمه: دکتر مجید میرمحمد صادقی، دکتر غلامعباس پارسافر، دکتر محمدرضا سعیدی

مرتبه واکنش

مطالب مشابه :

تست های سینتیک شیمیایی

تستهای سینتیک شیمیایی

جزوه کمک آموزش دسته بندی سوالات هدفدار بخش اول شیمی ۴( سینتیک شیمیایی)

سرعت واکنش های شیمیایی

مهمترین عامل موثر بر سرعت واکنش چیست

سینتیک شیمیایی

مرتبه واکنش