Stała szybkości reakcji

Stała szybkości reakcji – współczynnik proporcjonalności ${\displaystyle k}$ w równaniu kinetycznym reakcji chemicznej^[1][2]:

szybkość reakcji = ${\displaystyle k[\mathrm {A} ]^{n}[\mathrm {B} ]^{m}[\mathrm {C} ]^{p}[\mathrm {D} ]^{q}\dots }$

Zależność stałej szybkości reakcji od temperatury opisuje równanie Arrheniusa^[1][3]:

${\displaystyle k=A\exp \left(-{\frac {E_{a}}{R\cdot T}}\right),}$

gdzie:

• ${\displaystyle A}$ – czynnik przedwykładniczy Arrheniusa,
• ${\displaystyle E_{a}}$ – energia aktywacji Arrheniusa,
• ${\displaystyle R}$ – stała gazowa,
• ${\displaystyle T}$ – temperatura w kelwinach.

Dla wielu prostych reakcji odwracalnych stosunek stałych szybkości reakcji biegnących w prawo ${\displaystyle (k_{1})}$ i w lewo ${\displaystyle (k_{-1})}$ jest stałą równowagi ${\displaystyle K}$ tej reakcji^[2]:

${\displaystyle K={\frac {k_{1}}{k_{-1}}}.}$

Symbole i jednostki

Stała szybkości reakcji oznaczana jest zwykle symbolem ${\displaystyle k}$ lub ${\displaystyle k_{n},}$ gdzie ${\displaystyle n}$ oznacza rząd reakcji. Indeks dolny może też oznaczać numer etapu w przypadku reakcji wieloetapowych^[4].

Jednostkę stałej szybkości reakcji determinuje postać równania kinetycznego, tak aby szybkość reakcji wyrażona była w [mol·dm⁻³·s⁻¹]. Zależność jednostki od zewnętrznego rzędu reakcji chemicznej przedstawia wzór ogólny^[5]:

${\displaystyle [k_{n}]=\left[{\frac {\mathrm {(dm^{3})} ^{n-1}}{\mathrm {mol} ^{n-1}\cdot \mathrm {s} }}\right],}$

gdzie ${\displaystyle n}$ – zewnętrzny rząd reakcji

Przykładowe jednostki dla rzędów od 0 do III:

0 rząd: ${\displaystyle [k_{0}]=\left[{\frac {\mathrm {mol} }{\mathrm {dm^{3}} \cdot \mathrm {s} }}\right],}$

I rząd: ${\displaystyle [k_{1}]=\left[{\frac {1}{\mathrm {s} }}\right],}$

II rząd: ${\displaystyle [k_{2}]=\left[{\frac {\mathrm {dm^{3}} }{\mathrm {mol} \cdot \mathrm {s} }}\right],}$

III rząd: ${\displaystyle [k_{3}]=\left[{\frac {\mathrm {(dm^{3})} ^{2}}{\mathrm {mol} ^{2}\cdot \mathrm {s} }}\right].}$

Przypisy