Objętość a szybkość reakcji obliczenia

Szybkość reakcji chemicznej definiowana jest jako zmiana stężenie molowego reagentu w jednostce czasu. Szybkość reakcji zależna jest od: stężenia reagentów, temperatury, ciśnienia (dla reakcji przebiegających w fazie gazowej), środowiska (jak np. stopień rozdrobnienia, rodzaj rozpuszczalnika, natężenie światła), czy użytego katalizatora. Szybkość reakcji oblicza się za pomocą równania kinetycznego, indywidualnego dla każdej reakcji chemicznej.

Zadanie

Reakcja utleniania tlenku azotu przebiega zgodnie z równaniem:

2NO +O₂ → 2NO₂

Równanie kinetyczne tej reakcji ma postać v = k * [NO]² * [O₂]. Określ, jak zmieni się szybkość reakcji, jeśli objętość przestrzeni reakcyjnej zmniejszy się jedną trzecią.

Rozwiązanie

Zgodnie ze wzorem na stężenie molowe:

C_m = m/V

gdy objętość zmniejsza się, o tyle samo rośnie stężenie, co ma wpływ na szybkość reakcji. W omawianym przypadku gdy objętość reakcyjna zmniejszy się o 1/3 to stężenia reagentów wzrosną o 1/3. Równanie kinetyczne będzie miało wtedy postać:

v₂ = k * (4/3 * [NO])² *4/3 * [O₂] = k * 16/9 * [NO]² *4/3 * [O₂] = 64/27 * k * [NO]² * [O₂] = 2,37 * [NO]² * [O₂]

Odpowiedź: Po zmniejszeniu się objętości reakcyjnej o 1/3 szybkość reakcji wzrośnie 2,37 raza.