Nopeusvakio

Kohteesta Wikipedia
Siirry navigaatioon Siirry hakuun

Kemiallisen reaktion nopeusvakio k on kemiallisessa kinetiikassa reaktionopeuteen vaikuttava reagenssien konsentraatioista riippumaton tekijä. Nopeusvakio on kullekin reaktiolle ominainen suure, joka riippuu reaktion liuottimesta, lämpötilasta ja paineesta. Nopeusvakion yksikkö riippuu reaktion kertaluvusta. Reaktion nopeusvakio määritetään tyypillisesti kokeellisesti.[1][2][3][4][5]

Esimerkiksi reaktiolle A → B, joka on ensimmäistä kertalukua reaktion nopeuslaki on

r = k[A], missä k on nopeusvakio ja [A] on aineen A konsentraatio

Nopeusvakion yksiköt[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nopeusvakion yksikkö riippuu reaktion kertaluvusta.[3][4]

  • Yleisesti m:nnen kertaluvun reaktiolle se on muotoa mol1-m·lm-1·s-1
  • 0. kertaluvun reaktiolle se on [3]
  • 1. kertaluvun reaktiolle nopeusvakion yksikkö on [3]
  • 2. kertaluvun reaktiolle yksikkönä käytetään [3]
  • 3. kertaluvun reaktiolle nopeusvakion yksikkö on [3]

Nopeusvakion lämpötilariippuvuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Typpidioksidin hajoamisreaktion nopeusvakion lämpötilariippuvuus

Nopeusvakio riippuu voimakkaasti reaktion lämpötilasta ja ruotsalainen kemisti Svante Arrhenius havaitsi riippuvuuden olevan useille reaktioille lähes eksponentiaalinen. Arrhenius kehitti nopeusvakion lämpötilariippuvuutta kuvaavan yhtälön, joka tunnetaan Arrheniuksen yhtälönä.[3] Se on muotoa

Tässä A on reaktion pre-eksponentiaalinen tekijä eli taajuustekijä, Ea on reaktion aktivointienergia ja T on reaktiolämpötila.[3]

Arrheniuksen laissa oletetaan pre-eksponentiaalijen tekijän ja reaktion aktivointienergian olevan lämpötilasta riippumattomia. Tämä ei kuitenkaan päde kaikille reaktioille ja uudemmat teoriat esittävät nopeusvakion lämpötilariippuvuuden seuraavasti[3]

missä a on lämpötilasta riippumaton tekijä, E' on lämpötilasta riippumaton reaktion aktivointienergia ja m on tekijä, joka saa teoriasta riippuen joko arvon 1, ½ tai -½.[3]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Leila Kotama ja Antti Kivinen: Suomalaisten Kemistien Seuran sanastotoimikunnan julkaisuja nro 5: Fysikaalisen orgaanisen kemian sanasto, s. 98. Suomen Kemian Seura, 1983. ISBN 951-9223-20-7. (englanniksi)
  2. Order of Reaction IUPAC GoldBook. IUPAC. Viitattu 2.4.2015.
  3. a b c d e f g h i j Thomas Engel & Philip Reid: Physical Chemistry, s. 887, 906-908. Pearson International, 2006. ISBN 978-0-321-64305-6. (englanniksi)
  4. a b Peter Atkins & Julio De Paula: Physical Chemistry, s. 868. Oxford University Press, 2006. ISBN 978-0-198-70072-2. (englanniksi)
  5. Doug Magde: Kinetic Measurements, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, New York, 2003. Viitattu 2.4.2015