Reakcijas ātrums pret reakcijas laiku
Reakcijas ātrums un reakcijas laiks ir savstarpēji atkarīgi mainīgie. Reakcijas ātrums nosaka laiku, kas nepieciešams, lai reakcija zināmā mērā pabeigtu.
Reakcijas ātrums
Reakcijas ātrums ir vienkārši reakcijas ātruma rādītājs. Tāpēc to var uzskatīt par parametru, kas nosaka, cik ātra vai lēna ir reakcija. Protams, dažas reakcijas ir ļoti lēnas, tāpēc mēs pat nevaram redzēt reakcijas norisi, ja vien mēs to nenovērojam ļoti ilgu laiku. Piemēram, iežu nodilšana ķīmisko procesu rezultātā ir ļoti lēna reakcija, kas notiek gadu gaitā. Turpretim kālija gabala reakcija ar ūdeni ir ļoti ātra; tādējādi radot lielu daudzumu siltuma, un to uzskata par spēcīgu reakciju.
Apsveriet šādu reakciju, kur reaģenti A un B nonāk pie produktiem C un D.
a A + b B → c C + d D
Reakcijas ātrumu var norādīt kā vienu no diviem reaģentiem vai produktiem.
Likums=-(1/a) d[A]/dt=-(1/b) d[B]/dt=(1/c) d[C]/dt=(1/d) d[D]/dt
Šeit a, b, c un d ir reaģentu un produktu stehiometriskie koeficienti. Reaģentiem ātruma vienādojums tiek rakstīts ar mīnusa zīmi, jo reakcijas gaitā produkti izsīkst. Tomēr, tā kā produktu skaits pieaug, tiem ir pozitīvas pazīmes.
Ķīmiskā kinētika ir reakcijas ātruma izpēte, un reakcijas ātrumu ietekmē daudzi faktori. Šie faktori ir reaģentu koncentrācija, katalizatori, temperatūra, šķīdinātāja iedarbība, pH, dažreiz produkta koncentrācija utt. Šos faktorus var optimizēt, lai sasniegtu maksimālo reakcijas ātrumu, vai arī tos var pielāgot, lai manipulētu ar nepieciešamo reakcijas ātrumu. Ja mēs rakstām ātruma vienādojumu attiecībā pret reaģentu A iepriekš norādītajai reakcijai, tas būs šāds.
R=-K [A]a [B]b
Šajā reakcijā k ir ātruma konstante. Tā ir proporcionalitātes konstante, kas ir atkarīga no temperatūras. Reakcijas ātrumu un ātruma konstanti var atrast eksperimentos.
Reakcijas laiks
Kad viens vai vairāki reaģenti pārvēršas produktos, tie var tikt pakļauti dažādām modifikācijām un enerģijas izmaiņām. Ķīmiskās saites reaģentos pārtrūkst un veidojas jaunas saites, lai radītu produktus, kas pilnīgi atšķiras no reaģentiem. Šāda veida ķīmiskās modifikācijas ir pazīstamas kā ķīmiskās reakcijas. Laiks, kas nepieciešams, lai noteiktā mērā pabeigtu reakciju, ir zināms kā reakcijas laiks. Laiks ir atkarīgs no dažādiem faktoriem, kas ietekmē reakciju. Piemēram, reaģentu daļiņu izmērs, koncentrācija, to fizikālie stāvokļi, temperatūra un spiediens ir daži no faktoriem, kas ietekmē reakcijas pabeigšanas laiku. Izņemot reakcijas pabeigšanas laiku, mēs varam izmērīt laiku visā reakcijas laikā. Piemēram, mēs varam izmērīt pusi reakcijas laiku. Tāpēc reakcijas laikam nav konkrētas definīcijas. Drīzāk mēs mērām laiku atbilstoši mūsu eksperimenta vajadzībām.
Kāda ir atšķirība starp reakcijas ātrumu un reakcijas laiku?
• Reakcijas ātrums nosaka, cik ātra vai lēna notiek reakcija. Reakcijas laiks ir laiks, kas nepieciešams, lai noteiktā mērā pabeigtu reakciju.
• Ja konkrētai reakcijai reakcijas ātrums ir augsts, tad reakcijas laiks ir mazs. Arī tad, ja reakcijas ātrums ir mazs, reakcijas laiks būs garāks.
