Hastighetskonstant

I kjemisk kinetikk , hastigheten konstant (eller hastighet koeffisient ) k er et mål på hastigheten av en kjemisk reaksjon .

For en elementær reaksjon eller et elementært trinn mellom reaktantene A og B , avhenger reaksjonshastigheten av konsentrasjonene. Reaksjonshastigheten i en lukket reaktor over tiden betegnet v (t) kan bestemmes av uttrykket:

{\ displaystyle v (t) = k (T) [A] ^ {m} [B] ^ {n}}

Her er proporsjonalitetskonstanten k ( T ) hastighetskonstanten for reaksjonen, som avhenger av temperaturen. [ A ] og [ B ] er de konsentrasjoner av A og B . Eksponentene m og n kalles de delvise reaksjonsordrene. De er avhengig av reaksjonsmekanismen og kan bestemmes eksperimentelt.

Enheter

Enhetene til hastighetskonstanten avhenger av rekkefølgen for den totale reaksjonen. Hvis konsentrasjonene uttrykkes i mol·L −1 (ofte forkortet M), så:

for rekkefølgen ( m + n ) har hastighetskonstanten enhetene mol 1− ( m + n ) · L ( m + n ) −1 · s −1 ;
for en nullordensreaksjon, har hastighetskonstanten enhetene mol·L −1 · s −1 (eller M · s −1 );
for en første ordens reaksjon har hastighetskonstanten enhetene s −1 ;
for en andre ordens reaksjon er enhetene L · mol −1 · s −1 (eller M −1 · s −1 );
og for tredje rekkefølge er enhetene L 2 · mol −2 · s −1 (eller M −2 · s −1 ).

Temperaturavhengighet

Hastighetskoeffisienten sies å være hastighetskonstant fordi den er uavhengig av konsentrasjonene av reaktantene. Det varierer imidlertid som en funksjon av temperatur ( T ), normalt i henhold til Arrhenius 'lov .

k = Ae ^ {{\ frac {-E _ {{\ mathrm a}}} {RT}}}

Her E en er aktiveringsenergien og R er den universelle konstanten for ideelle gasser . Ved temperatur T , den eksponensielle funksjon her representerer den fraksjon av molekyl kollisjoner som har en energi større enn E en i henhold til Boltzmann fordeling , slik at molekylene har nok energi til å reagere. A sies å være den preeksponensielle faktoren eller frekvensfaktoren (ikke forveksles med reagens A).

Raske reaksjoner

Hastighetskonstanten for en veldig rask reaksjon kan måles ved hjelp av temperaturhoppmetoden .