De hastighetskonstant är en proportionalitetsfaktor i skattelagen för kemisk kinetik som relaterar den molära koncentrationen av reaktanter till reaktionshastigheten. Det är också känt som reaktionshastighetskonstant eller reaktionshastighetskoefficient och anges i en ekvation med bokstaven k.
Viktiga takeaways: Betygsätt konstant
- Hastighetskonstanten, k, är en proportionalitetskonstant som indikerar förhållandet mellan den molära koncentrationen av reaktanter och hastigheten för en kemisk reaktion.
- Hastighetskonstanten kan återfinnas experimentellt med användning av molekoncentrationerna av reaktanterna och reaktionsordningen. Alternativt kan det beräknas med hjälp av Arrhenius-ekvationen.
- Enheterna för hastighetskonstanten beror på reaktionsordning.
- Rattskonstanten är inte en riktig konstant, eftersom dess värde beror på temperatur och andra faktorer.
Betygsätt konstant ekvation
För en allmän kemisk reaktion:
aA + bB → cC + dD
de hastighet för den kemiska reaktionen kan beräknas som:
Betyg = k [A]en[B]b
Omarrangemang av villkoren är hastighetskonstanten:
hastighetskonstant (k) = Rate / ([A]en[B]en)
Här är k hastighetskonstanten och [A] och [B] är de molära koncentrationerna av reaktanterna A och B.
Bokstäverna a och b representerar reaktionens ordning med avseende på A och reaktionens ordning med avseende på b. Deras värden bestäms experimentellt. Tillsammans ger de reaktionens ordning, n:
a + b = n
Om till exempel dubblering av koncentrationen av A fördubblar reaktionshastigheten eller fyrdubblar koncentrationen av A fyrdubblar reaktionshastigheten, är reaktionen först ordning med avseende på A. Rattskonstanten är:
k = Rate / [A]
Om du fördubblar koncentrationen av A och reaktionshastigheten ökar fyra gånger är reaktionshastigheten proportionell mot kvadratet för koncentrationen av A. Reaktionen är andra ordningen med avseende på A.
k = Rate / [A]2
Betygsätt konstant från Arrhenius-ekvationen
Rattskonstanten kan också uttryckas med hjälp av Arrhenius-ekvation:
k = Ae-Ea / RT
Här är A en konstant för frekvensen av partikelkollisioner, Ea är den aktiverings energi av reaktionen, R är den universella gaskonstanten, och T är den absolut temperatur. Av Arrhenius-ekvationen framgår det temperatur är det viktigaste faktor som påverkar hastigheten för en kemisk reaktion. Helst står hastighetskonstanten för alla variabler som påverkar reaktionshastigheten.
Betygsätt konstanta enheter
Enheterna för hastighetskonstanten beror på reaktionsordning. I allmänhet, för en reaktion med ordning a + b, är enheterna för hastighetskonstanten mol1−(m+n)• L(m+n)−1• s−1
- För en reaktion på noll ordning har hastighetskonstanten enheter molära per sekund (M / s) eller mol per liter per sekund (mol·L−1• s−1)
- För en reaktion på första ordningen har hastighetskonstanten enheter per sekund av s-1
- För en andra ordningsreaktion har hastighetskonstanten enheter per liter per mol per sekund (L · mol−1• s−1) eller (M−1• s−1)
- För en reaktion från tredje ordningen har hastighetskonstanten enheter kvadrat liter per molkvadrat per sekund (L2· mol−2• s−1) eller (M−2• s−1)
Andra beräkningar och simuleringar
För reaktioner med högre ordning eller för dynamiska kemiska reaktioner tillämpar kemister olika simuleringar med molekylär dynamik med datorprogramvara. Dessa metoder inkluderar Divided Saddle Theory, Bennett Chandler-proceduren och Milestoning.
Inte en sann konstant
Trots dess namn är rentakonstanten faktiskt inte en konstant. den gäller bara vid en konstant temperatur. Det påverkas av att tillsätta eller ändra en katalysator, ändra trycket eller till och med genom att omröra kemikalierna. Det gäller inte om något förändras i en reaktion förutom koncentrationen av reaktanterna. Det fungerar inte särskilt bra om en reaktion innehåller stora molekyler med hög koncentration eftersom Arrhenius-ekvationen antar att reaktanter är perfekta sfärer som utför ideala kollisioner.
källor
- Connors, Kenneth (1990). Kemisk kinetik: Studien av reaktionshastigheter i lösning. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-72020-1.
- Daru, János; Stirling, András (2014). "Delad sadelteori: En ny idé för konstant beräkning av graden". J. Chem. Theory Comput. 10 (3): 1121–1127. doi:10,1021 / ct400970y
- Isaacs, Neil S. (1995). "Avsnitt 2.8.3". Fysisk organisk kemi (2: a upplagan). Harlow: Addison Wesley Longman. ISBN 9780582218635.
- IUPAC (1997) Compendium of Chemical Terminology, 2: a upplagan ("Guldboken").
- Laidler, K. J., Meiser, J.H. (1982). Fysisk kemi. Benjamin / Cummings. ISBN 0-8053-5682-7.