Skip to main content
Global

12.3: Sheria za Kiwango

  • Page ID
    176411
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Malengo ya kujifunza
    • Eleza fomu na kazi ya sheria ya kiwango
    • Tumia sheria za kiwango cha kuhesabu viwango vya majibu
    • Tumia kiwango cha data na ukolezi kutambua amri za majibu na hupata sheria za kiwango

    Kama ilivyoelezwa katika moduli ya awali, kiwango cha mmenyuko kinaathiriwa na viwango vya reactants. Sheria za kiwango au milinganyo ya kiwango ni maneno ya hisabati yanayoelezea uhusiano kati ya kiwango cha mmenyuko wa kemikali na mkusanyiko wa majibu yake. Kwa ujumla, sheria ya kiwango (au sheria ya kiwango cha tofauti, kama wakati mwingine huitwa) inachukua fomu hii:

    \[\ce{rate}=k[A]^m[B]^n[C]^p… \nonumber \]

    ambamo [A], [B], na [C] huwakilisha viwango vya molar ya reactants, na k ni kiwango cha mara kwa mara, ambacho ni maalum kwa mmenyuko fulani kwenye joto fulani. Watazamaji m, n, na p ni kawaida integers chanya (ingawa inawezekana kwao kuwa sehemu ndogo au namba hasi). Kiwango cha mara kwa mara k na vielelezo m, n, na p lazima kuamua majaribio kwa kuchunguza jinsi kiwango cha mmenyuko kinabadilika kama viwango vya reactants vinabadilishwa. Kiwango cha mara kwa mara k ni huru ya ukolezi wa A, B, au C, lakini inatofautiana na eneo la joto na uso.

    exponents katika sheria ya kiwango kuelezea madhara ya viwango reactant juu ya kiwango majibu na kufafanua ili majibu. Fikiria majibu ambayo sheria ya kiwango ni:

    \[\ce{rate}=k[A]^m[B]^n \nonumber \]

    Ikiwa m exponent ni 1, mmenyuko ni utaratibu wa kwanza kwa heshima na A. Ikiwa m ni 2, majibu ni ya pili kwa heshima na A. Ikiwa n ni 1, majibu ni ya kwanza katika B. Ikiwa n ni 2, majibu ni ya pili katika B. Ikiwa m au n ni sifuri, mmenyuko ni utaratibu wa sifuri katika A au B, kwa mtiririko huo, na kiwango cha mmenyuko hakiathiriwa na mkusanyiko wa mmenyuko huo. Utaratibu wa majibu ya jumla ni jumla ya maagizo kwa heshima na kila reactant. Ikiwa m = 1 na n = 1, utaratibu wa jumla wa mmenyuko ni utaratibu wa pili (m + n = 1 + 1 = 2).

    Sheria ya kiwango:

    \[\ce{rate}=k[\ce{H2O2}] \nonumber \]

    inaelezea mmenyuko ambao ni utaratibu wa kwanza katika peroxide ya hidrojeni na utaratibu wa kwanza kwa ujumla. Sheria ya kiwango:

    \[\ce{rate}=k[\ce{C4H6}]^2 \nonumber \]

    inaeleza majibu ambayo ni utaratibu wa pili katika C 4 H 6 na utaratibu wa pili kwa ujumla. Sheria ya kiwango:

    \[\ce{rate}=k[\ce{H+}][\ce{OH-}] \nonumber \]

    inaelezea majibu ambayo ni utaratibu wa kwanza katika H +, utaratibu wa kwanza katika OH -, na utaratibu wa pili kwa ujumla.

    Mfano\(\PageIndex{1}\): Writing Rate Laws from Reaction Orders

    Jaribio linaonyesha kwamba mmenyuko wa dioksidi ya nitrojeni na monoxide kaboni:

    \[\ce{NO2}(g)+\ce{CO}(g)⟶\ce{NO}(g)+\ce{CO2}(g) \nonumber \]

    ni utaratibu wa pili katika NO 2 na utaratibu wa sifuri katika CO saa 100 °C ni sheria ya kiwango gani kwa majibu?

    Suluhisho

    Majibu yatakuwa na fomu:

    \[\ce{rate}=k[\ce{NO2}]^m[\ce{CO}]^n \nonumber \]

    Mmenyuko ni utaratibu wa pili katika NO 2; hivyo m = 2. Majibu ni utaratibu wa sifuri katika CO; hivyo n = 0. Sheria ya kiwango ni:

    \[\ce{rate}=k[\ce{NO2}]^2[\ce{CO}]^0=k[\ce{NO2}]^2 \nonumber \]

    Kumbuka kwamba idadi iliyoinuliwa kwa nguvu ya sifuri ni sawa na 1, hivyo [CO] 0 = 1, ndiyo sababu tunaweza tu kuacha mkusanyiko wa CO kutoka kwa kiwango cha usawa: kiwango cha mmenyuko kinategemea tu mkusanyiko wa NO 2. Tunapozingatia utaratibu wa kiwango baadaye katika sura hii, tutaelezea jinsi mkusanyiko wa reactant hauwezi kuwa na athari juu ya mmenyuko licha ya kushiriki katika mmenyuko.

    Zoezi\(\PageIndex{1A}\)

    Sheria ya kiwango cha majibu:

    \[\ce{H2}(g)+\ce{2NO}(g)⟶\ce{N2O}(g)+\ce{H2O}(g) \nonumber \]

    imekuwa experimentally kuamua kuwa kiwango = k [NO] 2 [H 2]. Je, ni amri gani kwa heshima kwa kila reactant, na ni nini utaratibu wa jumla wa majibu?

    Jibu
    • ili katika NO = 2;
    • ili katika H 2 = 1;
    • utaratibu wa jumla = 3
    Zoezi\(\PageIndex{1B}\)

    Katika mmenyuko wa transesterification, triglyceride humenyuka na pombe ili kuunda ester na glycerol. Wanafunzi wengi hujifunza kuhusu mmenyuko kati ya methanoli (CH 3 OH) na acetate ya ethyl (CH 3 CH 2 OCOCH 3) kama mmenyuko wa sampuli kabla ya kusoma athari za kemikali zinazozalisha biodiesel:

    \[\ce{CH3OH + CH3CH2OCOCH3 ⟶ CH3OCOCH3 + CH3CH2OH} \nonumber \]

    Sheria ya kiwango cha majibu kati ya methanol na acetate ya ethyl ni, chini ya hali fulani, majaribio ya kuamua kuwa:

    \[\ce{rate}=k[\ce{CH3OH}] \nonumber \]

    Je! Ni utaratibu gani wa mmenyuko kwa heshima ya methanol na acetate ya ethyl, na ni utaratibu gani wa jumla wa majibu?

    Jibu
    • ili katika CH 3 OH = 1;
    • ili katika CH 3 CH 2 OCOCH 3 = 0;
    • utaratibu wa jumla = 1

    Wakati mwingine husaidia kutumia njia ya wazi zaidi ya algebraic, mara nyingi hujulikana kama njia ya viwango vya awali, kuamua amri katika sheria za kiwango. Ili kutumia njia hii, tunachagua seti mbili za data za kiwango ambacho hutofautiana katika mkusanyiko wa reactant moja tu na kuanzisha uwiano wa viwango viwili na sheria mbili za kiwango. Baada ya kufuta maneno ambayo ni sawa, tunaachwa na equation ambayo ina moja tu haijulikani, mgawo wa mkusanyiko ambao hutofautiana. Sisi kisha kutatua equation hii kwa mgawo.

    Mfano\(\PageIndex{2}\): Determining a Rate Law from Initial Rates

    Ozoni katika anga ya juu imeharibika wakati inakabiliwa na oksidi za nitrojeni. Viwango vya athari za oksidi za nitrojeni na ozoni ni mambo muhimu katika kuamua jinsi muhimu athari hizi ni katika malezi ya shimo la ozoni juu ya Antaktika (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Moja ya majibu hayo ni mchanganyiko wa oksidi ya nitriki, NO, na ozoni, O 3:

    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Katika kipindi cha miaka kadhaa iliyopita, mkusanyiko wa ozoni ya anga juu ya Antaktika umepungua wakati wa baridi. Ramani hii inaonyesha ukolezi ulipungua kama eneo la zambarau. (mikopo: mabadiliko ya kazi na NASA)
    Mtazamo wa ulimwengu wa kusini wa dunia unaonyeshwa. Eneo la karibu la mviringo la takriban nusu ya kipenyo cha picha huonyeshwa katika vivuli vya rangi ya zambarau, huku Antaktika ikitokea katika rangi nyepesi kidogo kuliko maeneo ya bahari yanayozunguka. Mara nje ya mkoa huu ni ukanda mwembamba mkali wa buluu unaofuatwa na ukanda mkali wa kijani. Katika nusu ya juu ya takwimu, eneo la rangi ya zambarau linaendelea nje kidogo kutoka kwenye mduara na eneo la bluu linaendelea zaidi nje kwa haki ya katikati ikilinganishwa na nusu ya chini ya picha. Katika nusu ya juu ya picha, nafasi kubwa nje ya eneo la rangi ya zambarau ni kivuli kijani, na vipande vidogo vidogo vya mikoa ya bluu iliyoingizwa. Nusu ya chini hata hivyo inaonyesha idadi kubwa ya nafasi nje ya eneo la kati la zambarau katika njano, machungwa, na nyekundu. Kanda nyekundu zinaonekana katika mikoa ya chini ya kati na ya kushoto nje ya eneo la zambarau. Kwa haki ya chini ya picha hii ni kiwango cha rangi kinachoitwa “Jumla ya Ozone (vitengo vya Dobsone).” Kiwango hiki huanza saa 0 na huongezeka kwa 100 hadi 700. Katika mwisho wa kushoto wa kiwango, thamani 0 inaonyesha rangi ya zambarau ya kina sana, 100 ni indigo, 200 ni bluu, 300 ni kijani, 400 ni njano-machungwa, 500 ni nyekundu, 600 ni nyekundu, na 700 ni nyeupe.

    \[\ce{NO}(g)+\ce{O3}(g)⟶\ce{NO2}(g)+\ce{O2}(g) \nonumber \]

    Tabia hii imesomwa katika maabara, na data za kiwango zifuatazo ziliamua saa 25 °C.

    Jaribio \([\ce{NO}]\)(mol/L) \([\ce{O3}]\)(mol/L) \(\dfrac{Δ[\ce{NO2}]}{Δt}\:\mathrm{(mol\:L^{−1}\:s^{−1})}\)
    1 \ ([\ ce {NO}]\) (mol/L)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 1.00 × 10 -6 \ ([\ ce {O3}]\) (mol/L)” style="text-align:katikati; wima align:katikati; "> 3.00 × 10 -6 \ (\ dfrac {Δ [\ ce {NO2}]} {Δt}\:\ mathrm {(mol\ :L ^ {-1}\ :s^ {ї 1})}\)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 6.60 × 10 -5
    2 \ ([\ ce {NO}]\) (mol/L)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 1.00 × 10 -6 \ ([\ ce {O3}]\) (mol/L)” style="text-align:katikati; wima align:katikati; "> 6.00 × 10 -6 \ (\ dfrac {Δ [\ ce {NO2}]} {Δt}\:\ mathrm {(mol\ :L ^ {-1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 1.32 × 10 -4
    3 \ ([\ ce {NO}]\) (mol/L)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 1.00 × 10 -6 \ ([\ ce {O3}]\) (mol/L)” style="text-align:katikati; wima align:katikati; "> 9.00 × 10 -6 \ (\ dfrac {Δ [\ ce {NO2}]} {Δt}\:\ mathrm {(mol\ :L ^ {-1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 1.98 × 10 -4
    4 \ ([\ ce {NO}]\) (mol/L)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 2.00 × 10 -6 \ ([\ ce {O3}]\) (mol/L)” style="text-align:katikati; wima align:katikati; "> 9.00 × 10 -6 \ (\ dfrac {Δ [\ ce {NO2}]} {Δt}\:\ mathrm {(mol\ :L ^ {-1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 3.96 × 10 -4
    5 \ ([\ ce {NO}]\) (mol/L)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 3.00 × 10 -6 \ ([\ ce {O3}]\) (mol/L)” style="text-align:katikati; wima align:katikati; "> 9.00 × 10 -6 \ (\ dfrac {Δ [\ ce {NO2}]} {Δt}\:\ mathrm {(mol\ :L ^ {-1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; wima align:katikati; "> 5.94 × 10 -4

    Tambua sheria ya kiwango na kiwango cha mara kwa mara kwa mmenyuko saa 25 °C.

    Suluhisho

    Sheria ya kiwango itakuwa na fomu:

    \[\ce{rate}=k[\ce{NO}]^m[\ce{O3}]^n \nonumber \]

    Tunaweza kuamua maadili ya m, n, na k kutoka data ya majaribio kwa kutumia mchakato wa sehemu tatu zifuatazo:

    1. Kuamua thamani ya m kutoka data ambayo [NO] inatofautiana na [O 3] ni mara kwa mara. Katika majaribio matatu ya mwisho, [NO] inatofautiana ilhali [O 3] inabaki mara kwa mara. Wakati [NO] mara mbili kutoka kesi 3 hadi 4, kiwango cha mara mbili, na wakati [NO] mara tatu kutoka kesi 3 hadi 5, kiwango pia mara tatu. Hivyo, kiwango pia ni sawia moja kwa moja na [NO], na m katika sheria ya kiwango ni sawa na 1.
    2. Kuamua thamani ya n kutoka data ambayo [O 3] inatofautiana na [NO] ni mara kwa mara. Katika majaribio matatu ya kwanza, [NO] ni mara kwa mara na [O 3] inatofautiana. Kiwango cha mmenyuko kinabadilika kwa uwiano wa moja kwa moja na mabadiliko katika [O 3]. Wakati [The 3] mara mbili kutoka kesi 1 kwa 2, kiwango cha mara mbili; wakati [the 3] mara tatu kutoka kesi 1 kwa 3, kiwango cha kuongezeka pia mara tatu. Hivyo, kiwango ni moja kwa moja sawia na [O 3], na n ni sawa na 1.Sheria ya kiwango ni hivyo:

      \[\ce{rate}=k[\ce{NO}]^1[\ce{O3}]^1=k[\ce{NO}][\ce{O3}] \nonumber \]

    3. Kuamua thamani ya k kutoka seti moja ya viwango na kiwango kinachofanana.

      \ [kuanza {align*}
      k&=\ mathrm {\ dfrac {kiwango} {[NO] [O_3]}}\\
      &=\ hesabu {\ dfrac {6.60×10^ {18-5}\ kufuta {mol\: L ^ {¯ 1}}\ :s^ {¯ 1}} {18-1}} {1,00×10^ {¯ 6}\ ghairi mol\: L^ {¯ 1}}) (3.00×10^ {-6}\ :mol\ :L ^ {-1})}\\
      &=\ hesabu {2.20×10^7\ :L\ :mol^ {-1}\ :s^ {¯ 1}}}
      \ mwisho {align*}\ nonumber\]

      Thamani kubwa ya k inatuambia ya kwamba hii ni mmenyuko wa haraka ambayo inaweza kuwa na jukumu muhimu katika kupungua kwa ozoni ikiwa [NO] ni kubwa ya kutosha.

    Zoezi\(\PageIndex{2}\)

    Acetaldehyde hutengana wakati inapokanzwa ili kutoa methane na monoxide kaboni kulingana na equation:

    \[\ce{CH3CHO}(g)⟶\ce{CH4}(g)+\ce{CO}(g) \nonumber \]

    Kuamua sheria ya kiwango na kiwango cha mara kwa mara kwa majibu kutoka data zifuatazo za majaribio:

    Jaribio \([\ce{CH3CHO}]\)(mol/L) \(−\dfrac{Δ[\ce{CH3CHO}]}{Δt}\mathrm{(mol\:L^{−1}\:s^{−1})}\)
    1 \ ([\ ce {CH3CHO}]\) (mol/L)” style="text-align:katikati; "> 1.75 × 10 -3 \ (-\ dfrac {Δ [\ ce {CH3CHO}]} {Δt}\ mathrm {(mol\ :L ^ {-1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; "> 2.06 × 10 -11
    2 \ ([\ ce {CH3CHO}]\) (mol/L)” style="text-align:katikati; "> 3.50 × 10 -3 \ (-\ dfrac {Δ [\ ce {CH3CHO}]} {Δt}\ mathrm {(mol\ :L^ {-1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; "> 8.24 × 10 -11
    3 \ ([\ ce {CH3CHO}]\) (mol/L)” style="text-align:katikati; "> 7.00 × 10 -3 \ (-\ dfrac {Δ [\ ce {CH3CHO}]} {Δt}\ mathrm {(mol\ :L ^ {-1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; "> 3.30 × 10 -10
     
    Jibu

    \(\ce{rate}=k[\ce{CH3CHO}]^2\)na k = 6.73 × 10 -6 L/mol/s

    Mfano\(\PageIndex{3}\): Determining Rate Laws from Initial Rates

    Kutumia njia ya awali ya viwango na data ya majaribio, tambua sheria ya kiwango na thamani ya kiwango cha mara kwa mara kwa majibu haya:

    \[\ce{2NO}(g)+\ce{Cl2}(g)⟶\ce{2NOCl}(g) \nonumber \]

    Jaribio [HAPANA] (Mol/L) \([Cl_2]\)(mol/L) \(−\dfrac{Δ[\ce{NO}]}{2Δt}\mathrm{(mol\:L^{−1}\:s^{−1})}\)
    1 0.10 \ ([Cl_2]\) (Mol/L)” style="Nakala-align:katikati; "> 0.10 \ (-\ dfrac {Δ [\ ce {NO}]} {2Δt}\ mathrm {(mol\: L^ {¯ 1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; "> 0.00300
    2 0.10 \ ([Cl_2]\) (Mol/L)” style="Nakala-align:katikati; "> 0.15 \ (-\ dfrac {Δ [\ ce {NO}]} {2Δt}\ mathrm {(mol\: L^ {¯ 1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; "> 0.00450
    3 0.15 \ ([Cl_2]\) (Mol/L)” style="Nakala-align:katikati; "> 0.10 \ (-\ dfrac {Δ [\ ce {NO}]} {2Δt}\ mathrm {(mol\: L^ {¯ 1}\ :s^ {-1})}\)” style="Nakala-align:katikati; "> 0.00675
    Suluhisho

    Sheria ya kiwango cha majibu haya itakuwa na fomu:

    \[\ce{rate}=k[\ce{NO}]^m[\ce{Cl2}]^n \nonumber \]

    Kama ilivyo katika Mfano\(\PageIndex{2}\), tunaweza kukabiliana na tatizo hili kwa njia ya hatua kwa hatua, kuamua maadili ya m na n kutoka data ya majaribio na kisha kutumia maadili haya kuamua thamani ya k. Katika mfano huu, hata hivyo, tutatumia mbinu tofauti ili kuamua maadili ya m na n:

    Kuamua thamani ya m kutoka data ambayo [NO] inatofautiana na [Cl 2] ni mara kwa mara. Tunaweza kuandika uwiano na scripts x na y ili kuonyesha data kutoka majaribio mawili tofauti:

    \[\dfrac{\ce{rate}_x}{\ce{rate}_y}=\dfrac{k[\ce{NO}]^m_x[\ce{Cl2}]^n_x}{k[\ce{NO}]^m_y[\ce{Cl2}]^n_y} \nonumber \]

    Kwa kutumia kesi ya tatu na kesi ya kwanza, ambayo [Cl 2] haina kutofautiana, anatoa:

    \[\mathrm{\dfrac{rate\: 3}{rate\: 1}}=\dfrac{0.00675}{0.00300}=\dfrac{k(0.15)^m(0.10)^n}{k(0.10)^m(0.10)^n} \nonumber \]

    Baada ya kufuta maneno sawa katika nambari na denominator, tunaachwa na:

    \[\dfrac{0.00675}{0.00300}=\dfrac{(0.15)^m}{(0.10)^m} \nonumber \]

    ambayo simplifies kwa:

    \[2.25=(1.5)^m \nonumber \]

    Tunaweza kutumia magogo ya asili kuamua thamani ya m exponent:

    \ (\ kuanza {align*}
    \ ln (2.25) &=m\ ln (1.5)
    \ drac {\ ln (2.25)} {\ ln (1.5)} &=m
    2&=m
    \ mwisho {align*}\)

    Tunaweza kuthibitisha matokeo kwa urahisi, tangu:

    \(1.5^2=2.25\)
    • Kuamua thamani ya n kutoka data ambayo [Cl 2] inatofautiana na [NO] ni mara kwa mara. \[\mathrm{\dfrac{rate\: 2}{rate\: 1}}=\dfrac{0.00450}{0.00300}=\dfrac{k(0.10)^m(0.15)^n}{k(0.10)^m(0.10)^n} \nonumber \]

      Kufuta anatoa:

      \[\dfrac{0.0045}{0.0030}=\dfrac{(0.15)^n}{(0.10)^n} \nonumber \]

      ambayo simplifies kwa:

      \[1.5=(1.5)^n \nonumber \]

      Hivyo n lazima 1, na aina ya sheria ya kiwango ni:

      \[\ce{Rate}=k[\ce{NO}]^m[\ce{Cl2}]^n=k[\ce{NO}]^2[\ce{Cl2}] \nonumber \]

    • Tambua thamani ya namba ya kiwango cha mara kwa mara k na vitengo vinavyofaa. vitengo kwa kiwango cha mmenyuko ni mol/l/s. vitengo kwa k ni chochote kinachohitajika ili kubadilisha katika kujieleza kiwango cha sheria inatoa vitengo sahihi kwa kiwango. Katika mfano huu, vitengo vya ukolezi ni mol 3 /L 3. Vitengo vya k vinapaswa kuwa mol -2 L 2 /s ili kiwango kiwe katika suala la mol/l/s.

      Kuamua thamani ya k mara moja kujieleza kwa sheria ya kiwango kimetatuliwa, tu kuziba maadili kutoka kwa jaribio la kwanza la majaribio na kutatua kwa k:

      \ (\ kuanza {align*}
      \ hisabati {0.00300\: mol\ :L ^ {-1}\ :s ^ {¯ 1}}} & = k\ hisabati {(0.10\: mol\ :L ^ {-1}) ^2 (0.10\: mol\ :L ^ {-1}) ^1}\\
      k & =\ hisabati {3.0\ mol^ {¯ 2}\ :L ^ 2\: s^ {-1}}
      \ mwisho {align*}\)
    Zoezi\(\PageIndex{3}\)

    Tumia data ya kiwango cha awali kilichotolewa ili kupata sheria ya kiwango cha majibu ambayo equation ni:

    \[\ce{OCl-}(aq)+\ce{I-}(aq)⟶\ce{OI-}(aq)+\ce{Cl-}(aq) \nonumber \]

    Jaribio [Col -] (mol/L) [I -] (mol/L) Kiwango cha awali (Mol/L/s)
    1 0.0040 0.0020 0.00184
    2 0.0020 0.0040 0.00092
    3 0.0020 0.0020 0.00046

    Kuamua kiwango cha sheria kujieleza na thamani ya kiwango cha mara kwa mara k na vitengo sahihi kwa majibu haya.

    Jibu

    \(\mathrm{\dfrac{rate\: 2}{rate\: 3}}=\dfrac{0.00092}{0.00046}=\dfrac{k(0.0020)^x(0.0040)^y}{k(0.0020)^x(0.0020)^y}\)

    2.00 = 2.00 y

    y = 1

    \(\mathrm{\dfrac{rate\: 1}{rate\: 2}}=\dfrac{0.00184}{0.00092}=\dfrac{k(0.0040)^x(0.0020)^y}{k(0.0020)^x(0.0040)^y}\)

    \ (\ kuanza {align*}
    2.00&=\ dfrac {2 ^ x} {2 ^ y}\\
    2.00&=\ dfrac {2^x} {2 ^ 1}\\
    4.00&= 2 ^ x\\
    x&=2
    \ mwisho {align*}\)

    Kubadilisha data ya ukolezi kutoka kwa jaribio la 1 na kutatua kwa mavuno ya k:

    \ (\ kuanza {align*}
    \ ce {kiwango} &=k [\ ce {oCl-}] ^2 [\ ce {I-}] ^1\\
    0.00184&=k (0.0040) ^2 (0.0020) ^1\\
    k&=\ hesabu {5.75×10^4\ :mol^ {ї 2}\ :L ^ 2\ :s^ {+1}}
    \ mwisho {align*}\)

     

    Amri ya Majibu na Kiwango cha Units Mara

    Katika baadhi ya mifano yetu, maagizo ya majibu katika sheria ya kiwango hutokea kuwa sawa na coefficients katika equation ya kemikali kwa mmenyuko. Hii ni bahati mbaya tu na mara nyingi sana si kesi. Sheria za kiwango kinaweza kuonyesha amri za sehemu kwa baadhi ya majibu, na amri za mmenyuko hasi wakati mwingine huzingatiwa wakati ongezeko la mkusanyiko wa mmenyuko mmoja husababisha kupungua kwa kiwango cha majibu. Mifano michache inayoonyesha pointi hizi hutolewa:

    \ (\ ce {NO2 + CONO + CO2}\ nafasi {20px}\ ce {kiwango} = k [\ ce {NO2}] ^2\
    \ ce {CH3CHOCH4 + CO}\ Hnafasi {20px}\ ce {kiwango} = k [\ ce {CH3CHO}] ^2\
    \ ce {2N2O52NO2 + O2 + O2}\ hspace {20px}\ ce {kiwango} = k [\ ce {N2O5}]
    \\ ce {2NO2 + F22NO2F}\ hnafasi {20px}\ ce {kiwango} = k [\ ce {NO2}] [\ ce {F2}]\
    \ ce {2 No2CL2NO2 + Cl2}\ hnafasi {20px}\ ce {kiwango} =k [\ ce {No2Cl}]\)

    Ni muhimu kutambua kwamba sheria za kiwango ni kuamua na majaribio tu na si reliably alitabiri na stoichiometry mmenyuko.

    Maagizo ya majibu pia yana jukumu katika kuamua vitengo kwa kiwango cha mara kwa mara k. Katika Mfano\(\PageIndex{2}\), mmenyuko wa pili, tuligundua vitengo vya k kuwa\(\mathrm{L\:mol^{-1}\:s^{-1}}\), wakati katika Mfano\(\PageIndex{3}\), mmenyuko wa tatu, tuligundua vitengo vya k kuwa mol -1 L 2 /s. zaidi kwa ujumla, vitengo vya kiwango cha mara kwa mara kwa mmenyuko wa utaratibu\( (m+n)\) ni\(\ce{mol}^{1−(m+n)}\ce L^{(m+n)−1}\ce s^{−1}\). Jedwali\(\PageIndex{1}\) muhtasari wa kiwango cha vitengo mara kwa mara kwa amri ya kawaida majibu.

    Jedwali\(\PageIndex{1}\): Kiwango cha Mara kwa mara kwa Amri za Majibu ya kawaida
    Order majibu vitengo vya k
    \( (m+n)\) \(\ce{mol}^{1−(m+n)}\ce L^{(m+n)−1}\ce s^{−1}\)
    sufuri mol/l/s
    kwanza s -1
    pili L/mol/s
    cha tatu mol -2 L 2 s -1

    Kumbuka kuwa vitengo katika meza pia inaweza kuwa walionyesha katika suala la molarity (M) badala ya mol/L. pia, vitengo vya muda zaidi ya pili (kama vile dakika, masaa, siku) inaweza kutumika, kulingana na hali.

    Muhtasari

    Sheria za kiwango hutoa maelezo ya hisabati ya jinsi mabadiliko katika kiasi cha dutu yanaathiri kiwango cha mmenyuko wa kemikali. Sheria ya kiwango ni kuamua experimentally na haiwezi kutabiriwa na stoichiometry mmenyuko. Utaratibu wa mmenyuko unaelezea kiasi gani mabadiliko katika kiasi cha kila dutu huathiri kiwango cha jumla, na utaratibu wa jumla wa mmenyuko ni jumla ya maagizo kwa kila dutu iliyopo katika majibu. Maagizo ya majibu ni kawaida ya kwanza, utaratibu wa pili, au utaratibu wa sifuri, lakini amri za sehemu na hata hasi zinawezekana.

    faharasa

    njia ya viwango vya awali
    matumizi ya njia ya wazi zaidi algebraic kuamua amri katika sheria ya kiwango
    utaratibu wa jumla wa majibu
    Jumla ya amri mmenyuko kwa kila dutu kuwakilishwa katika sheria ya kiwango cha
    kiwango cha mara kwa mara (k)
    uwiano wa mara kwa mara katika uhusiano kati ya kiwango cha mmenyuko na viwango vya reactants
    kiwango cha sheria
    (pia, kiwango cha equation) equation hisabati kuonyesha utegemezi wa kiwango cha mmenyuko juu ya kiwango cha mara kwa mara na mkusanyiko wa reactants moja au zaidi
    utaratibu wa majibu
    thamani ya exponent katika sheria ya kiwango, walionyesha kama namba ya kawaida (kwa mfano, ili sifuri kwa 0, utaratibu wa kwanza kwa 1, utaratibu wa pili kwa 2, na kadhalika)