Τι είναι η αναστρέψιμη αντίδραση κύκλου πρώτης τάξης;

Μια αναστρέψιμη αντίδραση κύκλου πρώτης τάξης είναι μια χημική αντίδραση στην οποία τα αντιδραστήρια και τα προϊόντα αλληλοσυνδέονται σε μια σειρά βημάτων που περιλαμβάνουν το σπάσιμο και το σχηματισμό χημικών δεσμών. Η αντίδραση λέγεται ότι είναι πρώτη τάξη επειδή ο ρυθμός της αντίδρασης είναι ανάλογος της συγκέντρωσης ενός από τα αντιδραστήρια. Η αντίδραση λέγεται επίσης ότι είναι αναστρέψιμη επειδή τα προϊόντα μπορούν να μετατραπούν πίσω στα αντιδραστήρια υπό τις ίδιες συνθήκες.

Ένα παράδειγμα αναστρέψιμης αντίδρασης κύκλου πρώτης τάξης είναι η αντίδραση του υδρογόνου και του οξυγόνου για να σχηματίσει νερό. Η αντίδραση μπορεί να αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη εξίσωση:

$$ 2H_2 + O_2 \ rightleftharpoons 2h_2o $$

Σε αυτή την αντίδραση, τα μόρια υδρογόνου και οξυγόνου είναι τα αντιδραστήρια και τα μόρια του νερού είναι τα προϊόντα. Η αντίδραση είναι πρώτη σειρά σε σχέση με τη συγκέντρωση υδρογόνου και τη δεύτερη τάξη σε σχέση με τη συγκέντρωση οξυγόνου. Η αντίδραση είναι επίσης αναστρέψιμη, πράγμα που σημαίνει ότι τα μόρια του νερού μπορούν να μετατραπούν πίσω σε μόρια υδρογόνου και οξυγόνου υπό τις ίδιες συνθήκες.

Ο ρυθμός αναστρέψης αντίδρασης κύκλου πρώτης τάξης μπορεί να εκφραστεί από την ακόλουθη εξίσωση:

$$ rate =k [a]^n [b]^m $$

όπου:

* k είναι η σταθερά ρυθμού

* [A] είναι η συγκέντρωση του αντιδραστηρίου α

* [B] είναι η συγκέντρωση του αντιδραστηρίου Β

* n είναι η σειρά της αντίδρασης σε σχέση με το αντιδραστήριο α

* m είναι η σειρά της αντίδρασης σε σχέση με το αντιδραστήριο Β

Για μια αναστρέψιμη αντίδραση κύκλου πρώτης τάξης, η σταθερά ταχύτητας είναι ίση με το προϊόν της σταθεράς του ρυθμού προς τα εμπρός και τη σταθερά αντίστροφης ταχύτητας. Η σταθερά ρυθμού προς τα εμπρός είναι η σταθερά ταχύτητας για την αντίδραση προς τα εμπρός και η σταθερά αντίστροφης ταχύτητας είναι η σταθερά ρυθμού για την αντίστροφη αντίδραση.

Η σταθερά ισορροπίας για μια αναστρέψιμη αντίδραση κύκλου πρώτης τάξης μπορεί να εκφραστεί από την ακόλουθη εξίσωση:

$$ k_c =\ frac {[c]^c} {[a]^a [b]^b} $$

όπου:

* Το KC είναι η σταθερά ισορροπίας

* [C] είναι η συγκέντρωση του προϊόντος γ

* [A] είναι η συγκέντρωση του αντιδραστηρίου α

* [B] είναι η συγκέντρωση του αντιδραστηρίου Β

* a είναι η σειρά της αντίδρασης σε σχέση με το αντιδραστήριο α

* Β είναι η σειρά της αντίδρασης σε σχέση με το αντιδραστήριο Β

* C είναι η σειρά της αντίδρασης σε σχέση με το προϊόν γ

Η σταθερά ισορροπίας για μια αναστρέψιμη αντίδραση κύκλου πρώτης τάξης είναι ίση με την αναλογία της σταθεράς του ρυθμού προς τα εμπρός στη σταθερά αντίστροφης ταχύτητας.