CHEMINIŲ REAKCIJŲ GREITIS. Cheminės reakcijos greitis

Vykstant cheminei reakcijai, reaguojančiosios medžiagos virsta reakcijos produktais (6.1.1 pav.). Vienų kiekis ir koncentracija mažėja, kitų didėja. Kuo spartesnė reakcija, tuo per vieną sekundę labiau pakinta medžiagos koncentracija. Į 1,00 mol/l koncentracijos etano (acto) rūgšties tirpalą įmeskite gabaliuką magnio. Pamatysite išsiskiriančias vandenilio H₂ dujas.

2CH₃COOH(aq) + Mg(k) → Mg(CH₃COO)₂(aq) + H₂(d).

(6.1.1)

Vykstant reakcijai magnio etanoato koncentracija didėja, o etano rūgšties – mažėja. Magnio etanoato koncentracija (6.1.2 pav.) per pirmąsias 200 sekundžių padidėja:

∆c = c(galutinė) – c(pradinė) = 0,16 mol/l – 0,00 mol/l = 0,16 mol/l.

Reãkcijos greitis rodo, kaip sparčiai kinta medžiagos koncentracija. Jis apskaičiuojamas taip:

$$ \nu =\frac{∆c(\mathrm{Mg} \mathrm{etanoato})}{∆t}$$$$ =\frac{0,16{\displaystyle \frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{l}}}}{200 \mathrm{s}}$$$$ = 8,0 · {10}^{-4}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{l} · \mathrm{s}},$$ arba $$ 8,0 · {10}^{-4}\frac{\mathrm{mol}}{{\mathrm{dm}}^3 · \mathrm{s}}.$$

Etano rūgšties koncentracija per pirmąsias 200 sekundžių pakinta (žr. 6.1.2 paveiksle pavaizduotas žalias taškines linijas):

∆c = c(galutinė) – c(pradinė) = 0,68 mol/l – 1,00 mol/l = –0,32 mol/l.

Minuso ženklas rodo, kad koncentracija mažėja. Šios medžiagos koncentracijos pokyčio modulis dvigubai didesnis už magnio etanoato, nes 1 mol magnio etanoato pagaminti sunaudojama 2 mol etano rūgšties. Šiuo atveju reakcijos greitį skaičiuojame taip:

$$ \nu =-\frac{1}{n}\frac{∆c\left(\mathrm{rūgšties}\right)}{∆t}$$$$ =-\frac{1}{2}\frac{(-0,32{\displaystyle \frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{l}}})}{200 \mathrm{s}}$$$$ =8,0 · {10}^{-4}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{l} · \mathrm{s}}$$;

čia n – lygties koeficientas prie etano rūgšties formulės. Minuso ženklas prieš formulę rašomas todėl, kad koncentracijos pokytis yra neigiamas. Dalyba iš koeficiento, t. y. iš dvejeto, reikalinga tam, kad matuodami tiek magnio etanoato, tiek etano rūgšties koncentracijos kitimą, gautume tą pačią reakcijos greičio vertę.

Reakcijos greičio apskaičiavimo formulė:

$$ \nu =\pm \frac{1}{n}·\frac{∆c}{∆t}.$$

(6.1.2)

Svarbu:

• koncentrãcijos pókytis skaičiuojamas iš galutinės reikšmės atėmus pradinę;
• neigiamas koncentracijos pokytis reiškia, kad koncentracija mažėja;
• greičio apskaičiavimo formulėje minuso arba pliuso ženklas parenkamas taip, kad greitis būtų teigiamas dydis;
• greičio apskaičiavimo formulėje rašoma dalyba iš n (t. y. koeficiento reakcijos lygtyje), kad skaičiuodami pagal bet kurią medžiagą gautume tą pačią skaitinę reakcijos greičio vertę;
• pagal šią formulę apskaičiuojame vidutinį reãkcijos greitį per pasirinktą laiko intervalą.

Apskaičiuokime, koks yra vidutinis reakcijos greitis laiko intervalu tarp 300 ir 500 sekundžių (žr. 6.1.2 paveiksle pavaizduotas raudonas taškines linijas). Magnio etanoato koncentracijos pokytis per šį laiką yra 0,090 mol/l, o etano rūgšties – 0,18 mol/l. Vidutinis reakcijos greitis:

$$ \nu =\frac{0,090{\displaystyle \frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{l}}}}{200 \mathrm{s}}$$$$ =-\frac{1}{2} · \frac{0,18{\displaystyle \frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{l}}}}{200 \mathrm{s}}$$$$ =4,5 · {10}^{-4}\frac{\mathrm{mol}}{\mathrm{l} · \mathrm{s}}.$$

Matome, kad šiuo laiko intervalu reakcija vyksta lėčiau. Kuo daugiau laiko praeina nuo reakcijos pradžios, tuo 6.1.2 paveikslo koncentracijos kreivės darosi gulstesnės. Tai rodo, kad koncentracija kinta vis lėčiau. Kodėl reakcijos lėtėja, išsiaiškinsime artimiausioje temoje.