13.11: خلاصه
- Page ID
- 215963
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)سرعت یک واکنش را می توان از نظر کاهش مقدار واکنش دهنده یا افزایش مقدار محصول در واحد زمان بیان کرد. روابط بین عبارات نرخ های مختلف برای یک واکنش داده شده مستقیماً از ضرایب استوکیومتری معادله نشان دهنده واکنش حاصل می شود.
سرعت یک واکنش شیمیایی تحت تأثیر چندین پارامتر است. واکنش های مربوط به دو فاز با سرعت بیشتری انجام می شود، زمانی که تماس سطح بیشتری وجود دارد. اگر دما یا غلظت واکنش دهنده افزایش یابد، سرعت یک واکنش داده شده نیز به طور کلی افزایش می یابد. یک کاتالیزور می تواند سرعت یک واکنش را با ارائه یک مسیر جایگزین با انرژی فعال سازی پایین تر افزایش دهد.
قوانین نرخ (قوانین نرخ دیفرانسیل) یک توصیف ریاضی از چگونگی تأثیر تغییرات غلظت یک ماده بر سرعت یک واکنش شیمیایی ارائه می دهد. قوانین نرخ به صورت تجربی تعیین می شوند و نمی توان آنها را با استوکیومتری واکنش پیش بینی کرد. ترتیب واکنش نشان می دهد که چقدر تغییر در غلظت هر ماده بر سرعت کلی تأثیر می گذارد و ترتیب کلی یک واکنش مجموع سفارشات هر ماده موجود در واکنش است. دستورهای واکنش بهطور معمول مرتبه اول، مرتبه دوم، یا مرتبه صفر هستند، اما دستورهای کسری و حتی منفی نیز ممکن است.
قوانین نرخ یکپارچه از نظر ریاضی از قوانین نرخ دیفرانسیل مشتق شده اند و وابستگی زمانی واکنش دهنده و غلظت محصول را توصیف می کنند.
نیمه عمر یک واکنش زمان لازم برای کاهش مقدار واکنش دهنده داده شده به نصف است. نیمه عمر یک واکنش با ثابت سرعت و برای برخی از دستورات واکنش، غلظت واکنش دهنده متفاوت است. نیمه عمر یک واکنش مرتبه صفر با کاهش غلظت اولیه واکنش دهنده در واکنش کاهش می یابد. نیمه عمر یک واکنش درجه اول مستقل از غلظت است و نیمه عمر یک واکنش درجه دوم با افزایش غلظت کاهش می یابد.
واکنش های شیمیایی به طور معمول نیاز به برخورد بین گونه های واکنش دهنده دارند. این برخوردهای واکنش دهنده باید جهت مناسب و انرژی کافی داشته باشند تا منجر به تشکیل محصول شود. نظریه برخورد توضیحی ساده اما مؤثر برای تأثیر بسیاری از پارامترهای تجربی بر نرخ واکنش ارائه میدهد. معادله آرنیوس رابطه بین ثابت سرعت واکنش، انرژی فعال سازی، دما و وابستگی به جهت برخورد را توصیف می کند.
دنباله ای از مراحل فردی یا واکنش های ابتدایی، که توسط آن واکنش دهنده ها در طول واکنش به محصولات تبدیل می شوند، مکانیسم واکنش نامیده می شود. مولکولی بودن یک واکنش ابتدایی تعداد گونه های واکنش دهنده درگیر است، به طور معمول یک (تک مولکولی)، دو (دو مولکولی) یا کمتر معمول، سه (ترمولکولی). سرعت کلی یک واکنش با سرعت کندترین در مکانیسم آن تعیین می شود که مرحله تعیین نرخ نامیده می شود. واکنشهای ابتدایی تکمولکولی دارای قوانین نرخ مرتبه اول هستند، در حالی که واکنشهای ابتدایی دومولکولی دارای قوانین نرخ مرتبه دوم هستند. با مقایسه قوانین نرخ حاصل از مکانیسم واکنش با آنچه که به صورت تجربی تعیین شده است، مکانیسم ممکن است نادرست یا قابل قبول تلقی شود.
کاتالیزورها با تغییر مکانیسم آن برای تأمین انرژی فعال سازی پایین تر، سرعت واکنش شیمیایی را تحت تأثیر قرار می دهند. کاتالیزورها می توانند همگن (در همان فاز واکنش دهنده ها) یا ناهمگن (فاز متفاوت از واکنش دهنده ها) باشند.