9+ Παράδειγμα αντίδρασης μηδενικής τάξης: Λεπτομερείς επεξηγήσεις

Το παράδειγμα αντίδρασης μηδενικής τάξης σημαίνει έναν τύπο αντίδρασης όπου η αλλαγή της συγκέντρωσης των ειδών που αντιδρούν δεν θα έχει επίδραση στον ρυθμό αντίδρασης. Εδώ θα έχουμε μια πιο στενή προσέγγιση της έννοιας των παραδειγμάτων αντίδρασης μηδενικής τάξης

Παραδείγματα αντιδράσεων μηδενικής τάξης:

1)Φωτοχημική Αντίδραση

H2(g) + Cl2 (g) → 2HCl (παρουσία hv)

Είναι ένας τύπος αντίδρασης που πραγματοποιείται μεταξύ του είδους υδρογόνου μαζί με το χλώριο.

Έχει παρατηρηθεί ότι σχεδόν όλα τα φωτοχημική ο τύπος των αντιδράσεων είναι παραδείγματα αντιδράσεων μηδενικής τάξης. Η μελέτη αυτής της αντίδρασης γίνεται κρατώντας το υδρογόνο (Η2) και το στοιχείο χλώριο (σημειώστε ότι και τα δύο είναι αέρια) πάνω από το νερό. Έτσι ο ρυθμός υπολογίζεται ως η διάσταση του υδροχλωρίου Εμφανίζεται καθώς το νερό ανυψώνεται στο δοχείο.

2) Αντίδραση αποσύνθεσης (οξείδιο του αζώτου)

2N2O(g) → 2N2 (g) + O2  ( in presence of hot platinum and quite a high pressure)

Η αντίδραση αποσύνθεσης πραγματοποιήθηκε από το υποξείδιο του αζώτου πάνω από την επιφάνεια ενός στοιχείου όπως η πλατίνα (καυτή).

Έτσι σε αυτή την αντίδραση το N2O αποσυντίθεται σε άζωτο και οξυγόνο, η αντίδραση διεξάγεται σε υψηλή θερμοκρασία και η πίεση διατηρείται επίσης υψηλή. Άρα η συγκέντρωση του αντιδρώντος δεν παίζει ρόλο στην ταχύτητα της αντίδρασης.

3) Αντίδραση αποσύνθεσης (αμμωνία)

2NH3 (g) → N2 (g) + 3H2 (g) ( in presence of molybdenum or tungsten along with high pressure)

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί η αντίδραση αποσύνθεσης της αμμωνίας (NH3) παρουσία στοιχείων αυτού του μολυβδαινίου ή ακόμα και του βολφραμίου.

Σε αυτή τη αντίδραση NH3 αποσυντίθεται για να δώσει άζωτο και υδρογόνο. Όταν χρησιμοποιείται μολυβδαίνιο στην αντίδραση, για την παρασκευή αμμωνίας ονομάζεται διαδικασία Haber.

4) Αντίδραση διάστασης (υδρογόνο)

2HI (g) → H2(g) + I2 (g) (παρουσία Au και υψηλή πίεση)

Ο τύπος διάστασης της αντίδρασης όπως η διάσταση του HI (υδροιώδιο) στην επιφάνεια ενός στοιχείου όπως ο χρυσός (σε αρκετά υψηλή πίεση).

Σε αυτή την αντίδραση η διάσταση του HI συμβαίνει σε θερμοκρασία περίπου 150 βαθμών Κελσίου και η συγκέντρωση του HI δεν επηρεάζει τον ρυθμό της αντίδρασης.

5) Αντίδραση αποσύνθεσης (οξαλικό οξύ)

C2H2O4  → CO + CO2 + H2O ( in presence of sulfuric acid and heat )

Η αντίδραση αποσύνθεσης οξέος όπως το οξαλικό οξύ λέγεται ότι είναι παράδειγμα αντίδρασης μηδενικής τάξης.

Έτσι σε αυτή την αντίδραση αποσύνθεσης η συγκέντρωση του οξαλικού οξέος το αντιδρών δεν θα έχει κανένα ρόλο να παίξει στον προσδιορισμό του ρυθμού της αντίδρασης αποσύνθεσης.

6)Χλώρωση (αλκάνια)

CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl (παρουσία ηλιακού φωτός)

Η αντίδραση χλωρίωσης όπως αυτή πραγματοποιείται σε αλκάνια παρουσία (απαραίτητου) φωτός (ηλιακό φως).

Αυτή η αντίδραση είναι ένα παράδειγμα αντίδρασης μηδενικής τάξης και ένας τύπος αντίδρασης ελεύθερης ρίζας.

7) Αντίδραση ιωδίωσης (ακετόνη)

CH3COCH3  + I2  → ICH2COCH3 + HI 

Η αντίδραση ιωδίωσης που διεξάγεται στην ακετόνη.

Αυτή η αντίδραση ιωδίωσης χρησιμοποιείται συνήθως για τη μελέτη της κινητικής. Η εξέλιξη αυτής της αντίδρασης μπορεί να γίνει κατανοητή παρατηρώντας τη μείωση της συγκέντρωσης του ιωδίου.

8) Ενζυματικό (μαλτάση, καταλάση και τρανσφεράσες)

Όλες οι ενζυματικές αντιδράσεις λέγεται ότι είναι της τάξης μηδέν.

Μερικά παραδείγματα τέτοιων αντιδράσεων έχουν αναφερθεί παρακάτω.

α) Αντίδραση μαλτόζης σε γλυκόζη από μαλτάση.

C12H22O5  →  C6H12O6  +  C6H12O6  (in presence of maltase)

β) Αντίδραση υπεροξειδίου του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο παρουσία καταλάσης καταλύτη

2H2O2 → 2H2O + O2

γ) Ομαδική αντίδραση μεταφοράς από το ένζυμο τρανσφεράσες.

9)Αλανίνη + Οξαλοοξικό → Πυροσταφυλικό + Ασπαρτικό

Παράδειγμα αντίδρασης τρίτης τάξης

Αυτό το είδος αντίδρασης είναι όπου ο ρυθμός της συγκεκριμένης αντίδρασης λέγεται ότι είναι ανάλογος με τη συγκέντρωση των μορίων που αντιδρούν (το καθένα). Άρα ο προσδιορισμός του ρυθμού γίνεται μεταβάλλοντας τους όρους συγκέντρωσης (3). Με άλλα λόγια, ο αριθμός των μορίων που απαιτούνται για αυτό το είδος αντίδρασης θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 3 (ελάχιστο).

Υπάρχουν 3 ειδικές περιπτώσεις αντίδρασης τρίτης τάξης:

  • Όταν όλες οι συγκεντρώσεις που συμμετέχουν στην αντίδραση είναι ίδιες ή μπορούμε να πούμε ότι είναι ίσες.
  • Όταν η συγκέντρωση δύο αντιδρώντων ειδών είναι ίδια σημαίνει ίση συγκέντρωση και το τρίτο έχει διαφορετική συγκέντρωση.
  • Όταν όλες οι συγκεντρώσεις που εμπλέκονται στην αντίδραση είναι όλες διαφορετικές.

Σημαντικό σημείο που πρέπει να σημειωθεί σχετικά με την αντίδραση τρίτης τάξης:

Καθορίζουμε τη σειρά αντίδρασης λαμβάνοντας υπόψη το πιο αργό βήμα της αντίδρασης.

Παραδείγματα αντίδρασης τρίτης τάξης:

1) Η αντίδραση του μονοξειδίου του αζώτου και του χλωρίου λέγεται ότι είναι αντίδραση τρίτης τάξης.

2Cl2 + 2NO → 2NOCl

2) Η αντίδραση του μονοξειδίου του αζώτου με το οξυγόνο.

2NO + O2 → 2NO2

3)Η αντίδραση του χλωριούχου σιδήρου με το ιωδιούχο κάλιο ακολουθεί την αντίδραση τρίτης τάξης.

FeCl3 + KI → FeCl2 + KCl + I2

Παράδειγμα ψευδο αντίδρασης πρώτης τάξης:

Αυτό που εννοούμε με μια ψευδο-πρώτης τάξης αντίδραση είναι ότι η σειρά μιας συγκεκριμένης αντίδρασης είναι στην πραγματικότητα μεγαλύτερη από μία, αλλά φαίνεται να είναι 1. Αυτό μπορεί να γίνει επιφέροντας μια αλλαγή στη συγκέντρωση (είτε αυξάνοντας τη συγκέντρωση είτε μειώνοντάς την ).

Παράδειγμα ψευδο αντίδρασης πρώτης τάξης:

1) Αντίδραση υδρόλυσης οξικού αιθυλεστέρα.

2) Η αντίδραση αναστροφής της ζάχαρης (καλάμου).

Παράδειγμα αντίδρασης αρνητικής σειράς:

Αυτό το είδος αντίδρασης είναι όπου όταν αυξάνεται η συγκέντρωση του αντιδρώντος είδους ή του προϊόντος, ο ρυθμός της αντίδρασης μειώνεται.

Παρακάτω είναι ένα παράδειγμα τέτοιου είδους αντίδρασης.

2O3 → 3O2

Εδώ η σειρά είναι αρνητική.

Τώρα θα δούμε τον ενσωματωμένο νόμο συντελεστών:

Εξετάστε την αντίδραση που λαμβάνει χώρα:

A → Προϊόν

Όπου το ποσοστό (r) = [A]0

Αυτό συμβολίζει ότι ο ρυθμός της αντίδρασης θα είναι μηδέν.

Έστω η αρχική συγκέντρωση στο t = 0, A = 0

Και η τελική ή η υπόλοιπη συγκέντρωση σε t = t , A = A

Παράδειγμα αντίδρασης μηδενικής τάξης
μηδενική σειρά παράδειγμα αντίδρασης

A= δείχνει την αρχική συγκέντρωση του Α

A = δείχνει τη συγκέντρωση του A οποιαδήποτε στιγμή t (που απομένει)

R = δείχνει τη σταθερά του ρυθμού

t = υποδηλώνει το χρόνο κατά τον οποίο η συγκέντρωση αλλάζει από το Α0 στο Α

Τώρα ας δούμε το γράφημα : συγκέντρωση του A (ανά πάσα στιγμή) v/s χρόνο

A = -Kt + A

είναι του τύπου y = mx + c

γράφημα 2

Άρα η συγκέντρωση του χρόνου A v/s είναι ένα ευθύγραμμο γράφημα με αρνητική κλίση για αντίδραση μηδενικής τάξης.

Αντίδραση ημιζωής

Η έννοια αυτού του όρου είναι ο χρόνος στον οποίο ένα συγκεκριμένο ολοκληρώνεται η αντίδραση 50% σε t = t1/2, η υπόλοιπη συγκέντρωση Α = A0/2

Α = Α0 - Στο

A0/2 = Α0  – Kt1/2

Kt1/2 = Α0/2                             

t1/2 = Α0/ 2K

Που,

A0 = η αρχική συγκέντρωση και Κ = η σταθερά του ρυθμού

Αυτή η εξίσωση ισχύει μόνο για A → Προϊόν.

Χρόνος ζωής αντίδρασης

Αυτός ο όρος σημαίνει ότι ο χρόνος στον οποίο ολοκληρώνεται η αντίδραση 100% σε t= tef υπολειπόμενη συγκέντρωση Α = 0

Α = Α0 - Στο

0 = A– Κτef

tef = A0/2

Μερικά χαρακτηριστικά της αντίδρασης μηδενικής τάξης:

Μια αντίδραση ονομάζουμε αντίδραση μηδενικής τάξης όταν η ισχύς συγκέντρωσης είναι ισοδύναμη με μηδέν.

Στην αντίδραση η συγκέντρωση του αντιδρώντος θα μειωθεί (γραμμικά) με το χρόνο.

Ο χρόνος που απαιτείται για να ολοκληρωθεί μια συγκεκριμένη αντίδραση δίνεται διαιρώντας την αρχική συγκέντρωση ποσότητας με τη σταθερά του ρυθμού.

Χαρακτηριστικά

Για να τυλίξουμε τη θέση, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι σε μια αντίδραση μηδενικής τάξης η συγκέντρωση του αντιδρώντος δεν παίζει κανένα ρόλο στον προσδιορισμό του ρυθμού της αντίδρασης. Και οι περισσότερες από τις ενζυματικές αντιδράσεις ακολουθούν κινητικές μηδενικής τάξης.