Kemi

Reaktionsorden i reaktionskinetik

22. januar 2023 af inaktiv - Niveau: A-niveau

Hej, jeg skal til at have om reaktionskinetik og jeg har læst det vi skulle, men jeg forstod ikke lige hvordan reaktionsordenen fungerede. Det jeg ikke forstår er hvordan man ved hvilken orden en reaktion er. Jeg har set videoer fra "Gymnasiekemi" med det, men det giver stadig ikke nogen mening. Derfor vil jeg gerne vide hvordan man finder ud af reaktionsordenen.

I øvrigt forstår jeg heller ikke begreberne: hastighedskonstant og funktionsudtryk

Brugbart svar (2)

Svar #1
22. januar 2023 af Heptan

Man udfører en kemisk reaktion, og måler hvor hurtigt reaktanter/produkter omdannes/dannes. Således finder man reaktionsordenen, som er et udtryk for, hvordan reaktionshastigheden afhænger af koncentration(er). Udtrykket udtrykkes med reaktionsordenen, koncentration og hastighedskonstant i funktionsudtrykket.

For reaktionen

A → P

kan man opskrive et hypotetisk funktionsudtryk:

v = k*[A]ⁿ

hvor n er reaktionsordenen.

Fortolkningen af hastighedskonstanten k er forskellig alt efter funktionsudtrykket. Fx hvis n = 0 fås

v = k

og således er hastighedskonstanten (hvis n = 0) direkte et udtryk for reaktionshastigheden.

Brugbart svar (1)

Svar #2
24. januar 2023 af mathon

Det jeg ikke forstår er, hvordan man ved, hvilken orden en reaktion er.
blev besvaret i #1:

Man udfører en kemisk reaktion og måler hvor hurtigt reaktanter/produkter omdannes/dannes.

Brugbart svar (1)

Svar #3
24. januar 2023 af mathon

Det viser sig, at de fleste reaktioner opfylder:

$\small \begin{array}{llllll}&& v=-\frac{\mathrm{d}\left [ A \right ] }{\mathrm{d} t}=k\cdot \left [ A \right ]^n,\textup{n\aa r }A\textup{ er en reaktant}\\\textup{og}\\&&v=\frac{\mathrm{d}\left [ A \right ] }{\mathrm{d} t}=k\cdot \left [ A \right ]^n,\textup{n\aa r }A\textup{ er et produkt} \end{array}$

Brugbart svar (1)

Svar #4
24. januar 2023 af mathon

For de fleste reaktioner vil $\small n$ antage små hele værdier (1 eller 2 eventuelt 0).

Brugbart svar (1)

Svar #5
24. januar 2023 af mathon

I det følgende anvendes
$\small \begin{array}{lllllll} v=-\frac{\mathrm{d}\left [ A \right ] }{\mathrm{d} t}\textup{ med }A\textup{ som reaktant.} \end{array}$

Brugbart svar (1)

Svar #6
24. januar 2023 af mathon

$\small \begin{array}{llllll} \textbf{0. ordens raktion:}\\&& v=-\frac{\mathrm{d}\left [ A \right ] }{\mathrm{d} t}=k\cdot \left [ A \right ]^0=k\\\\&& \mathrm{d}\left [ A \right ]=-k\cdot \mathrm{d}t\\\\&& \int \mathrm{d}\left [ A \right ]=\int -k\cdot \mathrm{d}t\\\\&& \left [ A \right ]=-k\cdot t+\left [ A \right ]_0\\\\ \textup{med halveringstid:}\\&&T_{\frac{1}{2}}=\frac{\left [ A \right ]_0}{2\cdot k}\\\\ \textup{Jo st\o rre}&& \text{begyndelseskoncentration desto}\\&& \textup{l\ae ngere halveringstid.} \end{array}$

Brugbart svar (1)

Svar #7
24. januar 2023 af mathon

$\small \small \begin{array}{llllll} \textbf{1. ordens raktion:}\\&& v=-\frac{\mathrm{d}\left [ A \right ] }{\mathrm{d} t}=k\cdot \left [ A \right ]\\\\&& \frac{1}{\left [ A \right ]}\cdot \mathrm{d}\left [ A \right ]=-k\cdot \mathrm{d}t\\\\&& \int \frac{1}{\left [ A \right ]}\mathrm{d}\left [ A \right ]=\int -k\cdot \mathrm{d}t\\\\&&\ln\left ( \left [ A \right ] \right )=-k\cdot t+\ln\left (\left [ A \right ]_0 \right )\\\\&&\left [ A \right ] =\left [ A \right ]_0\cdot e^{-k\cdot t}\\\\\textup{med halveringstid:}\\&&T_{\frac{1}{2}}=\frac{\ln(2)}{ k}\\\\ \textup{dvs}&& \text{konstant og dermed uafh\ae ngig}\\&& \textup{af begyndelseskoncentrationen.} \end{array}$

Brugbart svar (1)

Svar #8
24. januar 2023 af mathon

$\small \small \small \begin{array}{llllll} \textbf{2. ordens raktion:}\\&& v=-\frac{\mathrm{d}\left [ A \right ] }{\mathrm{d} t}=k\cdot \left [ A \right ]^2\\\\&& \frac{-1}{\left [ A \right ]^2}\cdot \mathrm{d}\left [ A \right ]=k\cdot \mathrm{d}t\\\\&& \int \frac{-1}{\left [ A \right ]^2}\cdot \mathrm{d}\left [ A \right ]=\int k\cdot \mathrm{d}t\\\\&&\frac{1}{\left [ A \right ]} =k\cdot t+\frac{1}{\left [ A \right ]_0}\\\\\textup{med halveringstid:}\\&&T_{\frac{1}{2}}=\frac{1}{\left [ A \right ]_0\cdot k}\\\\ \textup{dvs}&& \text{konstant men afh\ae ngig}\\&& \textup{af begyndelseskoncentrationen.} \end{array}$

Brugbart svar (1)

Svar #9
24. januar 2023 af mathon

Du kan selv sætte dig ind i initialhastighedsmetoden.

Brugbart svar (1)

Svar #10
24. januar 2023 af mathon

I øvrigt
hastighedskonstanten $\small k$ afhænger af temperaturen.

For mange kemiske reaktioner gælder, at temperaturafhængigheden
kan beskrives ved følgende ligning:

$k=k_o\cdot e^{-\frac{E_a}{R\cdot T}}\qquad\textup{Arrhenius-ligningen}$

Hvor der indgår to forskellige temperaturer, er den mere bekvem
på formen:
$\ln\left ( \frac{k_2}{k_1} \right )=-\frac{E_a}{R}\cdot \left ( \frac{1}{T_2}-\frac{1}{T_1} \right )$

Skriv et svar til: Reaktionsorden i reaktionskinetik

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.