hepnotTepkime hızı: normalleştirme, zaman aralığı ve deneysel hız yasası
Konunun mantığı
![Normalleştirilmiş hız, ortalama–anlık ayrımı ve mertebe okuma. 2A→B için her ilerlemede A iki, B bir birim değişir: r=−½Δ[A]/Δt=Δ[B]/Δt. Çalışılmış A₂→2A örneğinde 20 s’de 0,70→0,50 M: A₂ harcanma 0,010, A oluşma 0,020, ortak r 0,010 M/s. Derişim–zaman eğrisinde iki uç kiriş eğimini verir, anlık hız teğettir. Kontrollü tabloda her karşılaştırmada yalnız bir derişim değişir.](/gorsel/kimya-tepkime-hizi.svg)
Tepkime hızı, seçilen maddenin miktar veya derişiminin zamana göre değişimini nicel izler. Bu girişte tek net tepkime, sabit hacim ve homojen derişim kullanılır; mol/L birimi M olarak da yazılır. Giren azalırken Δ[A] negatif olabilir; pozitif harcanma hızı −Δ[A]/Δt olarak tanımlanır. Ürünün pozitif oluşma hızı +Δ[P]/Δtdir. Gaz basıncı veya renk gibi başka bir ölçümün doğrudan mol/L/s olması için uygun bağlantı/kalibrasyon gerekir.
2A→B gibi tek tepkimede A iki kat hızlı tüketilirken B bir kat oluşur. Katsayıyla normalleştirilmiş ortalama tepkime hızı rort=−(1/2)Δ[A]/Δt=Δ[B]/Δt olur. Böylece hangi tür seçilirse seçilsin aynı normalleştirilmiş değer bulunur. Sadece A harcanma hızı istenirse1/2 uygulanmaz. Hacim değişiyorsa derişim seyrelmesi de görülebilir; bu basit derişim değişimini yalnız tepkimeye bağlayan hesap sabit hacim koşuluna dayanır.
Ortalama hız belirtilmiş sonlu zaman aralığı içindir. Anlık hız, o anın derişim-zaman eğrisinin teğet eğimiyle, normalleştirme ve işaret korunarak ilişkilidir. İki uç ölçüm yalnız kiriş eğimini verir; ara anlarda aynı hızla ilerleme ayrıca verilmedikçe anlık değer kesinleşmez. Başlangıç hızı başlangıç durumundaki kısa zaman/anlık davranışı hedefler. Başlangıç ve son derişim farkını toplam süreye bölmek, otomatik olarak başlangıç hızı değildir.
Belirli koşullarda r=k[A]^α[B]^β gibi deneysel bir güç yasası uygun bulunabilir. α ve β o türlere göre mertebe, toplamları toplam mertebedir; genel net tepkime katsayıları kopyalanarak bulunmaz. Aynı sıcaklık, katalizör ve diğer koşullarda yalnız bir başlangıç derişimini değiştirip hız oranına bakılır. İki derişim birden değiştiyse etkileri ayırmak için başka bağımsız karşılaştırma gerekir. Sonlu veri bu varsayılmış güç modelini destekleyebilir; bütün derişimlerde yasa veya tek bir mekanizma ispatı değildir.
Sabit koşullarda k seçilen hız tanımı ve yasaya bağlı sabittir; birimi toplam mertebeye göre değişir. Sıcaklık veya katalizör değişmişse eski kyi zorunlu aynı sayamayız. Katalizör uygun alternatif yol sağlar; aynı tepkimenin entalpi farkını değiştirmesi gerekmez. Derişim artışı her gerçek tepkimede hızın mutlaka artacağı evrensel yasa değildir; sıfır mertebe veya daha karmaşık davranış olabilir. Aşağıdaki veriler kurmaca kâğıt üstü modeldir; tehlikeli düzenek, madde karıştırma ya da ev deneyi tarif edilmez.
Sabit hacimde oluşma/harcanma hızı ile katsayıya bölünmüş ortak tepkime hızı farklı olabilir. İki uç ölçüm ortalama hız verir; anlık hız için ek bilgi gerekir. Net katsayılar genel hız yasası üsleri değildir; mertebeler uygun kontrollü veriden belirlenir.
Adım adım bir örnek
Kurmaca tek net tepkime A₂→2A için sabit hacimde20 saniyede[A₂]0,70 Mden0,50 Mye düşüyor; yan tepkime yok. Ortalama A₂ harcanma, A oluşma ve normalleştirilmiş tepkime hızlarını iki temsille bulunuz.
Derişim farkını ve katsayıyı kullan
- A₂ harcanması(0,70−0,50)/20=0,010 M/s. A₂ katsayısı1 olduğundan rort=0,010 M/s.
- A oluşumu2·0,20=0,40 M; oluşma hızı0,40/20=0,020 M/s.
Sınır: Aralık ortalamasıdır; herhangi bir ara andaki anlık hızı belirlemez.
İlerleme başına bilanço
- Her1 birim A₂ kaybı2 birim A kazancı verir;20 saniyede ilerleme yoğunluğu0,20 mol/Ldir.
- İlerleme/süre0,010 M/s; tür hızları katsayılarla1 ve2 kat olur.
Sınır: Aynı stokiyometrinin temsilidir; sabit hacim ve tek tepkime gerekir.
Bu iki uç ölçümden t=10 saniyedeki anlık hızı kesin bulmak için hangi ek bilgi eksiktir?
Hatayı bul
“Net denklem3A+B→ürünler; o hâlde deney olmadan bütün koşullarda r=k[A]³[B] yazılır.” İlk hata nedir?
İlk hatayı göster
İlk hata: Net stokiyometrik katsayıları genel deneysel hız yasasının mertebeleri saymak.
Net denklem madde oranını verir. Hız yasası mekanizma ve koşullara bağlıdır; uygun veriden belirlenir veya belirli elementer basamak modeli açık verilir. Genel net denklem tek başına bu üsleri vermez.
Soru2de yalnız I ve A ile Bnin ikisinin de değiştiği yeni bir IV ölçümü olsaydı, genel iki bilinmeyen α ve β tek hız oranından ayrı ayrı belirlenebilir miydi?
Genel olarak hayır. Tek oran iki üssü birlikte kısıtlar; bağımsız bir karşılaştırma veya ek bilgi gerekir. Özel olarak bir üs önceden verilmişse durum değişir.
Dersin soruları
1Kurmaca tek net tepkime2A→B sabit hacimde ilerliyor; yan tepkime yok.12 saniyede[A]0,90 Mden0,54 Mye iniyor. Sırasıyla pozitif A harcanma hızı ve katsayıyla normalleştirilmiş ortalama r kaç M/sdir?
Bu soruda hata mı var?2Aynı sıcaklık ve katalizör koşullarında kurmaca başlangıç verileri:([A] M,[B] M;r M/s) I:(0,10;0,20;0,004), II:(0,30;0,20;0,012), III:(0,10;0,40;0,016). Diğer koşullar aynı. Bu aralıkta r=k[A]^α[B]^β güç modeli varsayılıyor. Veriler hangi(α,β) çiftini destekler?
Bu soruda hata mı var?3Sabit hacimde tek net dönüşümde yalnız[A](0 s)=0,80 M ve[A](10 s)=0,50 M biliniyor. Ara ölçüm, hız yasası veya eğrinin doğrusal olduğu bilgisi yok. Bu verilerden hangi ifade kesin çıkar?
Bu soruda hata mı var?Kendini dene
Tüm soruları cevapla. Bitirince puanını ve zorlandığın noktaları göreceksin.
1Kurmaca tek net tepkime 2A → 3B sabit hacimde ilerliyor; yan tepkime yok. Bir aralıkta B’nin ortalama oluşma hızı 0,060 M/s ölçülüyor. Aynı aralık için A’nın pozitif ortalama harcanma hızı ve katsayıyla normalleştirilmiş ortalama tepkime hızı sırasıyla kaç M/s’dir?
2Kurmaca tek net tepkimede sabit hacimde A’nın derişimi ölçülüyor: [A](0 s) = 1,00 M, [A](10 s) = 0,60 M, [A](20 s) = 0,40 M. A’nın katsayısı 1’dir ve yan tepkime yoktur. 0–10 s ve 10–20 s aralıklarındaki ortalama harcanma hızları sırasıyla kaç M/s’dir?
3Kurmaca tek net tepkimede sabit hacimde [A](0 s) = 0,80 M, [A](5 s) = 0,60 M, [A](40 s) = 0,20 M ölçülmüştür. Başlangıç harcanma hızına en uygun yaklaşıklığı hangi hesap verir?
4Kurmaca tek net tepkime 2A → B sabit hacimde ilerliyor; yan tepkime yok. [A](0 s) = 0,90 M ve [A](20 s) = 0,30 M ölçülmüştür. t = 10 s noktasındaki teğet doğru, [A]–t düzleminde (0 s; 0,68 M) ve (20 s; 0,28 M) noktalarından geçmektedir. t = 10 s anındaki katsayıyla normalleştirilmiş anlık tepkime hızı kaç M/s’dir?
5Aynı sıcaklık ve katalizör koşullarında kurmaca başlangıç verileri ([A] M, [B] M; r M/s): I (0,20; 0,10; 0,008), II (0,40; 0,10; 0,008), III (0,20; 0,20; 0,064). Bu aralıkta r = k[A]^α[B]^β güç modeli varsayılıyor. Veriler hangi hız yasasını destekler?
6Aynı sıcaklık ve katalizör koşullarında kurmaca bir tepkime için başlangıç hızı verileri r = k[A]²[B] güç modelini desteklemiştir. [A] = 0,40 M ve [B] = 0,30 M başlangıç derişimlerinde r = 0,0020 M/s ölçülmüştür. Diğer koşullar aynı kalarak [A] = 0,20 M ve [B] = 0,90 M ile başlanırsa r kaç M/s olur?
7Kurmaca net denklem A + 2B → C. Aynı sıcaklık ve katalizör koşullarında yapılan kontrollü başlangıç hızı deneyleri r = k[A][B] güç modelini destekliyor. Bu sonuç hakkında hangisi söylenebilir?
8Kurmaca net denklem 2A + B → C. Aynı sıcaklık ve katalizör koşullarında yapılan kontrollü başlangıç hızı deneyleri r = k[A] güç modelini destekliyor; B’nin derişiminin değiştirildiği deneylerde hız değişmemiştir. Hangi ifade bu sonuca uygundur?
9Kurmaca tek net tepkimede aynı sıcaklık ve katalizör koşullarında r = k[A]² güç modeli geçerli varsayılıyor. [A] = 0,12 M iken ölçülen hız r = 0,0072 M/s’dir. k’nın değeri ve birimi nedir?
10Kurmaca bir tepkimede aynı başlangıç derişimleri ve sıcaklıkta, katalizörsüz deneyde başlangıç hızı 0,0040 M/s, katalizörlü deneyde 0,0240 M/s ölçülüyor. İki durumda da r = k[A]^α[B]^β biçimi geçerli varsayılıyor. Hangi ifade bu verilerle uyumludur?
Aklında kaldı mı?
2A→Bde A harcanma hızı0,040 M/s ise ortak r kaçtır?
Sabit hacim ve tek tepkimede r=0,040/2=0,020 M/s; B oluşma hızı da0,020 M/sdir.
Başlangıç hızından mertebe belirlerken ne sabit tutulur?
Karşılaştırmada diğer derişimler, sıcaklık, katalizör ve ilgili koşullar sabit; incelenen tek derişim değiştirilir. Varsayılan model ve ölçüm aralığı dışına evrensel sonuç çıkarılmaz.
Kaynak ve kontrol durumu
Bu ders Hepnot için hazırlandı; üçüncü taraf soru kitabından soru veya görsel aktarılmadı. Bu, başka içerikle benzerlik olmadığının garantisi değildir.
Branş editörü incelemesi ve müfredat eşleştirmesi sürüyor; bu nedenle ders taslak olarak işaretlidir.
Müfredat için başvurulacak kaynak: MEB öğretim programları.