From Wikipedia, the free encyclopedia
سرعت واکنش (به انگلیسی: Reaction rate) مقدار پیشرفت واکنش بر حسب زمان است که معمولاً به صورت تغییرات غلظت یکی از گونههای درگیر واکنش بر حسب زمان بیان میشود؛ بنابراین دیمانسیون سرعت بایستی بر حسب غلظت بر زمان (مول/لیتر. ثانیه یا مول/لیتر. دقیقه و …) باشد. سینتیک شیمیایی بخشی از علم شیمی است که سرعت واکنشها و عوامل مؤثر بر آن را بررسی میکند.[1]
به عنوان نمونه، در واکنش زیر:
که در آن حروف کوچک (a، b، c و d) نشانگر ضرایب استوکیومتری و حروف بزرگ (A, B، C، D) نمایندهٔ واکنشگرها و محصولات هستند. سرعت واکنش (R) در سیستم بسته به صورت زیر بیان میشود:[2]
در رابطه بالا، [A]، [B]، [C] و [D] به ترتیب غلظت گونههای A، B، C و D است. واحد سرعت واکنش mol/L/s است. آیوپاک توصیه میکند که واحد زمان برای سرعت واکنش همیشه ثانیه در نظر گرفته شود.
مقدار سرعت واکنش همیشه مثبت است و علامت منفی در فرمول به معنی آن است که غلظت واکنشدهندهها در حال کاهش است. برای مثال، اگر a=1 و b=3 باشد، یعنی سرعت مصرف شدن گونه B سه برابر گونه A است. در یک واکنش ابتدایی و برگشتناپذیر، R برابر است با حاصل ضرب احتمال غلبه انرژی فعالسازی حالت گذار در تعداد دفعاتی که مولکولهای واکنشدهنده در هر ثانیه به حالت گذار میرسند. بنابراین، برای یک واکنش ابتدایی و برگشتناپذیر، R نشاندهنده سرعت لازم برای انجام موفقیتآمیز واکنش و تولید محصول است. این تعریف زمانی صادق است که واکنش از نوع واکنش جابهجایی یگانه باشد و در یک سیستم بسته با حجم ثابت اتفاق بیوفتد.
برای یک سیستم باز، موازنه جرم به این صورت خواهد بود:
که در اینجا، FA0 نرخ ورودی A و FA نرخ خروجی A در هر ثانیه است. R نیز سرعت واکنش لحظهای A در حجم همان لحظه است که با دیفرانسیلگیری نسبت به حجم کلی سیستم (V) به دست میآید.
اما در یک سیستم بسته با حجم ثابت که پیشتر به آن اشاره شد، معادله بالا به شکل زیر خلاصه میشود:
که ارتباط غلظت [A] با تعداد مولکولها () از طریق رابطه به دست میآید. در اینجا ، عدد آووگادرو است.
برای یک سیستم بسته با حجم متغیر، از مفهومی به نام نرخ تبدیل استفاده میشود که به صورت مشتق مقدار واکنش (extent of reaction) نسبت به زمان تعریف میشود.
که ضریب استوکیومتری ماده i و برابر با همان ضرایب استوکیومتری d c b a در واکنش بالاتر است. V نیز حجم واکنش و غلظت ماده i است.
سرعت واکنش ممکن است براساس مبنایی غیر از حجم راکتور تعریف شود. مثلا زمانی که از کاتالیست استفاده میشود، سرعت واکنش میتواند بر مبنای وزن کاتالیست (mol g−1 s−1) یا مساحت سطح (mol m−2 s−1) بیان شود. اگر این مبنا، محل قرارگیری یک کاتالیست مخصوص باشد که با روش خاصی شمارش میشود، سرعت با واحد s−1 بیان خواهد شد که در اصطلاح به آن، فرکانس تبدیل گفته میشود.
ماهیت واکنش، غلظت، فشار، مرتبه واکنش، دما، حلال، تابش الکترومغناطیسی، کاتالیست، مساحت سطح، اختلاط و محدودیت نفوذ عواملی هستند که بر سرعت واکنش تاثیر میگذارند. برای مثال، برخی از واکنشها به طور طبیعی سریعتر انجام میشوند. همچنین، عوامل دیگری نیز بر سرعت واکنش تاثیر میگذارند که از جمله آنها میتوان به گونههای واکنشدهنده، حالت فیزیکی آنها و پیچیدگی خود واکنش اشاره کرد.
گاهی ممکن است سرعت واکنش مستقل از دما باشد؛ یا با افزایش دما کاهش پیدا کند. واکنشهای بدون سد انرژی، از این دست واکنشها هستند.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.