Hız yasası

Core idea

Overview

Hız yasası, kimyasal bir reaksiyonun hızını, reaktanlarının molar konsantrasyonlarıyla matematiksel olarak ilişkilendirir. Hız sabiti k adı verilen bir orantı sabiti ve hızın her bir maddenin konsantrasyonundaki değişikliklere ne kadar duyarlı olduğunu gösteren m ve n reaktan mertebelerini kullanır.

When to use: Bir reaksiyonun anlık hızını hesaplamanız veya deneysel kinetik verilerden reaksiyon mertebesini belirlemeniz gerektiğinde bu denklemi uygulayın. Hız sabiti k sıcaklığa bağımlı olduğundan, sıcaklığın sabit tutulduğu koşullarda geçerlidir.

Why it matters: Bu formül, güvenli kimyasal reaktörler tasarlamak ve ilaçların raf ömrünü tahmin etmek için temeldir. Reaksiyon mertebesini belirleyerek, kimyacılar atomik düzeyde meydana gelen moleküler mekanizmayı ve adımların sırasını çıkarabilirler.

Symbols

Variables

k = Rate Constant, [A] = Concentration of A, [B] = Concentration of B, m = Order wrt A, n = Order wrt B

k

Rate Constant

units

[A]

Concentration of A

m o l / d m^{3}

[B]

Concentration of B

m o l / d m^{3}

m

Order wrt A

Variable

n

Order wrt B

Variable

rate

Rate

m o l / d m^{3} / s

Walkthrough

Derivation

Formül: Hız Yasası

Deneylerle belirlenen dereceler ve sıcaklığa bağlı bir hız sabiti kullanarak reaksiyon hızını reaktan konsantrasyonlarına (veya kısmi basınçlarına) bağlar.

Reaksiyon dereceleri, genel stokiyometriye göre değil, deneysel olarak (örn. ilk hızlar) belirlenir.
Hız sabiti k ölçülürken sıcaklık sabittir.

1

Genel Formu Belirtin:

Hız, reaktan konsantrasyonlarının kendi dereceleri m ve n'ye yükseltilmesine bağlıdır; genel derece m+n'dir.

Rate = k [A]^{m} [B]^{n}

2

Hız Sabitini Yorumlayın:

k, belirli bir sıcaklıkta belirli bir reaksiyon için sabittir (sıcaklıkla değişir).

k

Result

k

Source: AQA A-Level Chemistry — Kinetics

Free formulas

Rearrangements

Solve for $k$

k değişkenini yalnız bırak

k = \frac{r a t e}{[ A ] ^{m} [ B ] ^{n}}

Denklemi k değişkenini yalnız bırakacak şekilde yeniden düzenle.

Difficulty: 2/5

Solve for [A]

[A] değişkenini yalnız bırak

[A] = (\frac{r a t e}{k [ B ] ^{n}})^{\frac{1}{m}}

Hız kanunundan başlayın, hız = k[A]^m[B]^n. [A]'yı yalnız bırakmak için, önce her iki tarafı k[B]^n'ye bölün, ardından her iki tarafı 1/m üssüne yükseltin.

Difficulty: 2/5

Solve for [B]

[B] değişkenini yalnız bırak

[B] = (\frac{r a t e}{k [ A ] ^{m}})^{\frac{1}{n}}

[B]'yi hız kanunu denkleminde yalnız bırakmak için, önce [B]^n'i k[A]^m'ye bölerek ayırın, ardından her iki tarafı $\frac{1}{n}$ üssüne yükseltin.

Difficulty: 2/5

Solve for $m$

m değişkenini yalnız bırak

m = \frac{ln ( \frac{r a t e}{k [ B ] ^{n}} )}{ln [ A ]}

Hız kanunu denkleminden başlayın. $m$ üssünü içeren terimi her iki tarafı $k [B]^{n}$ 'e bölerek ayırın. $m$ 'i üssen çarpan haline getirmek için her iki tarafın doğal logaritmasını alın.

Difficulty: 2/5

Solve for $n$

n değişkenini yalnız bırak

n = \frac{ln ( \frac{r a t e}{k [ A ] ^{m}} )}{ln [ B ]}

Denklemi n değişkenini yalnız bırakacak şekilde yeniden düzenle.

Difficulty: 2/5

The static page shows the finished rearrangements. The app keeps the full worked algebra walkthrough.

Visual intuition

Graph

Grafik, hızın A konsantrasyonuyla birlikte arttığı, üstel m değeri birden büyükse yukarı doğru, sıfır ile bir arasındaysa aşağı doğru büküldüğü bir kuvvet yasası eğrisini takip eder. Bir kimya öğrencisi için bu şekil, düşük konsantrasyonlarda reaksiyonun yavaş ilerlediğini, yüksek konsantrasyonların ise reaksiyon derecesine bağlı olarak ürün oluşum hızını önemli ölçüde hızlandırdığını gösterir. Bu eğrinin en önemli özelliği, toplam reaksiyon hızının sistemde bulunan reaktif A miktarına karşı ne kadar duyarlı olduğunu ortaya koyan eğimin dikliğidir.

Graph type: power_law

Why it behaves this way

Intuition

Hız yasası, reaksiyon hızını moleküler çarpışmaların istatistiksel bir sonucu olarak tanımlar; burada etkili çarpışmaların sıklığı, reaktan konsantrasyonları ile orantılıdır ve bireysel etkileri ağırlıklandırılmıştır.

Term

Reaktanların ürünlere veya tam tersine dönüştürüldüğü anlık hız.

Reaksiyonun belirli bir anda ne kadar hızlı ilerlediği; daha yüksek bir hız, reaksiyonun daha çabuk bitmesi anlamına gelir.

Term

Hız sabiti, belirli bir sıcaklıkta belirli bir reaksiyona özgü olan ve içsel hızını yansıtan bir orantı faktörü.

Daha yüksek bir 'k', aynı reaktan konsantrasyonlarında bile reaksiyonun daha hızlı olduğu anlamına gelir; bunun nedeni daha düşük aktivasyon enerjisi veya daha sık etkili çarpışmalar gibi faktörlerdir.

Term

Reaktan A'nın molar konsantrasyonu, birim hacim başına madde miktarını temsil eder.

Bir reaktan ne kadar derişikse, moleküllerinin çarpışma ve reaksiyona girme olasılığı o kadar yüksektir ve bu genellikle daha hızlı bir hıza yol açar.

Term

Reaktan B'nin molar konsantrasyonu, birim hacim başına madde miktarını temsil eder.

Bir reaktan ne kadar derişikse, moleküllerinin çarpışma ve reaksiyona girme olasılığı o kadar yüksektir ve bu genellikle daha hızlı bir hıza yol açar.

Term

Reaktan A'ya göre reaksiyon derecesi, hızın o reaktanın konsantrasyonuna nasıl bağlı olduğunu gösteren deneysel olarak belirlenmiş bir üs.

m=1 ise, [A]'yı iki katına çıkarmak hızı iki katına çıkarır. m=2 ise, [A]'yı iki katına çıkarmak hızı dört katına çıkarır. m=0 ise, [A]'yı değiştirmek hız üzerinde etkili değildir.

Term

Reaktan B'ye göre reaksiyon derecesi, hızın o reaktanın konsantrasyonuna nasıl bağlı olduğunu gösteren deneysel olarak belirlenmiş bir üs.

Eğer n=1 ise, [B]'yi iki katına çıkarmak hızı iki katına çıkarır. Eğer n=2 ise, [B]'yi iki katına çıkarmak hızı dört katına çıkarır. Eğer n=0 ise, [B]'yi değiştirmenin hıza hiçbir etkisi yoktur.

Signs and relationships

^m: 'm' üssü (tepkime derecesi), tepkime hızının A reaktantının derişimindeki değişikliklere karşı doğrusal olmayan duyarlılığını ölçer; deneysel olarak belirlenir ve hız belirleyen adımın molekülerliğini yansıtır.
^n: 'n' üssü (tepkime derecesi), tepkime hızının B reaktantının derişimindeki değişikliklere karşı doğrusal olmayan duyarlılığını ölçer; deneysel olarak belirlenir ve hız belirleyen adımın molekülerliğini yansıtır.

Free study cues

Insight

Canonical usage

The reaction rate is typically expressed in molarity per second (mol L-1 s-1), with reactant concentrations in molarity (mol L-1), and the rate constant 'k' having units that ensure dimensional consistency based on the overall reaction order.

One free problem

Practice Problem

Bir reaksiyonun hız yasası: hız = k[A][B]^2'dir. Hız sabiti k = 0.015 dm^6 mol^-2 s^-1'dir. Eğer [A] = 0.3 mol/dm^3 ve [B] = 0.2 mol/dm^3 ise, reaksiyon hızını hesaplayın.

Hint: hız = k[A]^m[B]^n. Önce [B]'nin karesini alın, sonra tüm terimleri çarpın.

The full worked solution stays in the interactive walkthrough.

Where it shows up

Real-World Context

Reaktan konsantrasyonunu iki katına çıkarmanın hızı nasıl etkileyeceğini tahmin etmek bağlamında Hız yasası, ölçümleri yorumlanabilir bir değere dönüştürmek için kullanılır. Sonuç önemlidir çünkü ölçülen miktarları derişim, verim, enerji değişimi, tepkime hızı veya denge ile ilişkilendirmeye yardımcı olur.

Study smarter

Tips

m ve n üstleri deneysel olarak belirlenmelidir; bunlar dengeli denklemdeki katsayılar olmak zorunda değildir.
Hızın her zaman M/s cinsinden olmasını sağlamak için k'nin birimleri genel mertebeye (m + n) bağlı olarak değişir.
Sıfır mertebesine sahip reaktanlar, konsantrasyonları ne kadar değişirse değişsin, hızı etkilemez.

Avoid these traps

Common Mistakes

Stokiyometrik katsayıları mertebe olarak kullanmak.
k'nin birimlerinin mertebeye bağlı olduğunu unutmak.

Keep going

Related Formulas

Common questions

Frequently Asked Questions

Deneylerle belirlenen dereceler ve sıcaklığa bağlı bir hız sabiti kullanarak reaksiyon hızını reaktan konsantrasyonlarına (veya kısmi basınçlarına) bağlar.

Bir reaksiyonun anlık hızını hesaplamanız veya deneysel kinetik verilerden reaksiyon mertebesini belirlemeniz gerektiğinde bu denklemi uygulayın. Hız sabiti k sıcaklığa bağımlı olduğundan, sıcaklığın sabit tutulduğu koşullarda geçerlidir.

Bu formül, güvenli kimyasal reaktörler tasarlamak ve ilaçların raf ömrünü tahmin etmek için temeldir. Reaksiyon mertebesini belirleyerek, kimyacılar atomik düzeyde meydana gelen moleküler mekanizmayı ve adımların sırasını çıkarabilirler.

Stokiyometrik katsayıları mertebe olarak kullanmak. k'nin birimlerinin mertebeye bağlı olduğunu unutmak.

Reaktan konsantrasyonunu iki katına çıkarmanın hızı nasıl etkileyeceğini tahmin etmek bağlamında Hız yasası, ölçümleri yorumlanabilir bir değere dönüştürmek için kullanılır. Sonuç önemlidir çünkü ölçülen miktarları derişim, verim, enerji değişimi, tepkime hızı veya denge ile ilişkilendirmeye yardımcı olur.

m ve n üstleri deneysel olarak belirlenmelidir; bunlar dengeli denklemdeki katsayılar olmak zorunda değildir. Hızın her zaman M/s cinsinden olmasını sağlamak için k'nin birimleri genel mertebeye (m + n) bağlı olarak değişir. Sıfır mertebesine sahip reaktanlar, konsantrasyonları ne kadar değişirse değişsin, hızı etkilemez.

References

Sources

Atkins' Physical Chemistry
Wikipedia: Rate law
Atkins' Physical Chemistry, 11th Edition
IUPAC Gold Book (Reaction rate, Rate constant, Order of reaction)
Bird, Stewart, Lightfoot - Transport Phenomena, 2nd Edition
Atkins' Physical Chemistry, 11th Edition, Peter Atkins, Julio de Paula, James Keeler
IUPAC Gold Book (Compendium of Chemical Terminology)
Wikipedia: Rate equation

Overview

Variables

Derivation

Genel Formu Belirtin:

Hız Sabitini Yorumlayın:

Rearrangements

Graph

Intuition

Insight

Practice Problem

Real-World Context

Tips

Common Mistakes

Related Formulas

Arrhenius equation

Frequently Asked Questions

Sources