MolDraw › Scheikundetools › Snelheidswet- en Arrhenius-calculator

Calculator snelheidswet en Arrheniusvergelijking

Kort gezegd: Snelheidswet- en Arrhenius-calculator: geïntegreerde snelheidswetten en halveringstijden voor nulde, eerste en tweede orde, reactieorde uit beginsnelheden of concentratie-tijddata, en activeringsenergie uit de Arrheniusvergelijking. Gratis, werkt in je webbrowser en zonder download.

Drie calculators in één. Los geïntegreerde snelheidswetten op voor [A], [A]₀, k of t met halveringstijden. Bepaal reactieordes en k (met eenheden) uit beginsnelheidsexperimenten, of test concentratie-tijddata op nulde, eerste of tweede orde. Gebruik de Arrheniusvergelijking om Ea, k of T te vinden, in °C of K.

Snel antwoord: Eerste orde: ln([A]₀/[A]) = kt en t½ = 0.693/k. Als de snelheid verviervoudigt tussen 293 K en 313 K, is Ea = 52,9 kJ/mol volgens ln(k₂/k₁) = (Ea/R)(1/T₁ − 1/T₂).

Vul drie waarden in en laat de waarde die je zoekt leeg.

Geïntegreerde snelheidswetten en halveringstijden

OrdeSnelheidswetGeïntegreerde vormRechte-lijngrafiekHalveringstijdEenheden van k
Nuldesnelheid = k[A] = [A]₀ − kt[A] tegen t, helling −k[A]₀ / 2kM s⁻¹
Eerstesnelheid = k[A]ln[A] = ln[A]₀ − ktln[A] tegen t, helling −k0.693 / ks⁻¹
Tweedesnelheid = k[A]²1/[A] = 1/[A]₀ + kt1/[A] tegen t, helling +k1 / (k[A]₀)M⁻¹ s⁻¹

Voor een totale orde p heeft k de eenheid M1−p tijd⁻¹. Eerste-ordereacties worden vaak met log₁₀ geschreven: k = (2.303/t) log([A]₀/[A]).

Methode van beginsnelheden

Vergelijk twee experimenten waarin maar één concentratie verandert. Als verdubbeling van [A] de snelheid met 4 vermenigvuldigt, dan is 2m = 4 en m = 2. Algemeen geldt m = log(snelheidsverhouding) / log(concentratieverhouding). De calculator fit ook alle metingen tegelijk met de kleinste-kwadratenmethode op ln(snelheid) = ln k + m ln[A] + n ln[B], rondt ordes die binnen 0,1 van een geheel of half getal liggen af en middelt daarna k over alle metingen.

Arrheniusvergelijking

k = A·e^(−Ea/RT) ln k = ln A − (Ea/R)(1/T) ln(k₂/k₁) = (Ea/R)(1/T₁ − 1/T₂)

R = 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹. Een grafiek van ln k tegen 1/T is een rechte lijn met helling −Ea/R. In log₁₀-vorm: log(k₂/k₁) = Ea/(2.303R) × (T₂ − T₁)/(T₁T₂).

Uitgewerkte voorbeelden

Eerste-ordeverval

N₂O₅ ontleedt met k = 6,2 × 10⁻⁴ s⁻¹. [A]₀ = 0,050 M. Bepaal [A] na 600 s.

[A] = 0.050 × e^(−6.2 × 10⁻⁴ × 600) = 0.050 × e^(−0.372)

[A] = 0.0345 M

75% omgezet (NEET-stijl)

Een eerste-ordereactie is na 40 min voor 75% verlopen. Bepaal t½.

75% omgezet = 2 halveringstijden, dus t½ = 40/2. Controle: k = ln 4 / 40 = 0,0347 min⁻¹.

t½ = 20 min

Tweede orde

2NO₂ → 2NO + O₂ is tweede orde met k = 0,50 M⁻¹ s⁻¹. Hoelang duurt het om van 0,010 M naar 0,0010 M te dalen?

t = (1/0.0010 − 1/0.010) / 0.50 = 900 / 0.50

t = 1800 s (30 min)

Beginsnelheden (AP-stijl)

Exp 1: [A] 0,10, [B] 0,10, snelheid 2,0 × 10⁻³. Exp 2: [A] 0,20, snelheid 8,0 × 10⁻³. Exp 3: [B] 0,20, snelheid 4,0 × 10⁻³.

Verdubbeling van [A] geeft ×4, dus m = 2. Verdubbeling van [B] geeft ×2, dus n = 1. k = 2.0 × 10⁻³ / (0.10² × 0.10)

snelheid = k[A]²[B], k = 2.0 M⁻² s⁻¹

Activeringsenergie (NCERT)

De snelheid verviervoudigt als T stijgt van 293 K naar 313 K. Bepaal Ea.

Ea = 8.314 × ln 4 / (1/293 − 1/313) = 8.314 × 1.386 / 2.181 × 10⁻⁴

Ea = 52.9 kJ/mol

De regel "snelheid verdubbelt per 10 °C"

De snelheid verdubbelt tussen 25 °C en 35 °C.

Ea = 8.314 × ln 2 / (1/298.15 − 1/308.15)

Ea ≈ 52.9 kJ/mol

Eenheden en veelgemaakte fouten

Reactiemechanismen tekenen? Schets tussenproducten, overgangstoestanden en energiediagrammen in MolDraw, een gratis online editor voor chemische structuren.

MolDraw-editor openen

Veelgestelde vragen

Hoe bepaal ik de orde van een reactie uit beginsnelheden?

Kies twee experimenten waarin maar één concentratie verandert. Orde = log(snelheid₂/snelheid₁) / log(conc₂/conc₁). Verdubbelt de snelheid als je een concentratie verdubbelt, dan is het eerste orde; ×4 betekent tweede orde; geen verandering betekent nulde orde.

Hoe bepaal ik de orde uit concentratie-tijddata?

Zet [A], ln[A] en 1/[A] uit tegen de tijd. Degene die een rechte lijn geeft, toont de orde: nulde, eerste of tweede. De calculator vergelijkt de R²-waarden van alle drie de fits.

Wat zijn de eenheden van de snelheidsconstante?

Voor een totale orde n heeft k de eenheid M^(1−n) tijd⁻¹. Nulde orde: M s⁻¹. Eerste orde: s⁻¹. Tweede orde: M⁻¹ s⁻¹. Derde orde: M⁻² s⁻¹.

Hoe bereken ik de activeringsenergie uit twee temperaturen?

Gebruik Ea = R ln(k₂/k₁) / (1/T₁ − 1/T₂) met T in kelvin en R = 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹. Als de snelheid verviervoudigt van 293 K naar 313 K, is Ea = 52,9 kJ/mol.

Wat is de halveringstijd van een eerste-ordereactie?

t½ = ln 2 / k ≈ 0,693/k. Hij hangt niet af van de beginconcentratie. Na n halveringstijden is nog (1/2)ⁿ van de reactant over.

Waarom verdubbelt een stijging van 10 °C ongeveer de snelheid?

Voor reacties met een Ea van ongeveer 50 kJ/mol rond kamertemperatuur voorspelt de Arrheniusvergelijking ongeveer een verdubbeling per 10 °C. Het is een vuistregel, geen wet.

Verwante scheikundetools

Laatst bijgewerkt: