MolDraw › Narzędzia chemiczne › Kalkulator równania kinetycznego i Arrheniusa

Kalkulator równania kinetycznego i równania Arrheniusa

W skrócie: Kalkulator równań kinetycznych i Arrheniusa: scałkowane równania kinetyczne i okresy półtrwania dla rzędu zerowego, pierwszego i drugiego, rząd reakcji z szybkości początkowych lub danych stężenie–czas oraz energia aktywacji z równania Arrheniusa. Jest darmowy, działa w przeglądarce i nie wymaga pobierania.

Trzy kalkulatory w jednym. Rozwiązuj scałkowane równania kinetyczne względem [A], [A]₀, k lub t wraz z okresami półtrwania. Wyznaczaj rzędy reakcji i k (z jednostkami) z doświadczeń z szybkościami początkowymi albo testuj dane stężenie–czas pod kątem rzędu zerowego, pierwszego lub drugiego. Korzystaj z równania Arrheniusa, aby znaleźć Ea, k lub T, w °C lub K.

Szybka odpowiedź: Pierwszy rząd: ln([A]₀/[A]) = kt i t½ = 0.693/k. Jeśli szybkość wzrasta czterokrotnie między 293 K a 313 K, to Ea = 52,9 kJ/mol z ln(k₂/k₁) = (Ea/R)(1/T₁ − 1/T₂).

Wpisz trzy wartości, a tę, którą chcesz obliczyć, zostaw pustą.

Scałkowane równania kinetyczne i okresy półtrwania

RządRównanie kinetycznePostać scałkowanaWykres liniowyOkres półtrwaniaJednostki k
Zerowyv = k[A] = [A]₀ − kt[A] od t, nachylenie −k[A]₀ / 2kM s⁻¹
Pierwszyv = k[A]ln[A] = ln[A]₀ − ktln[A] od t, nachylenie −k0.693 / ks⁻¹
Drugiv = k[A]²1/[A] = 1/[A]₀ + kt1/[A] od t, nachylenie +k1 / (k[A]₀)M⁻¹ s⁻¹

Dla rzędu całkowitego p stała k ma jednostkę M1−p czas⁻¹. Reakcje pierwszego rzędu często zapisuje się z log₁₀: k = (2.303/t) log([A]₀/[A]).

Metoda szybkości początkowych

Porównaj dwa doświadczenia, w których zmienia się tylko jedno stężenie. Jeśli podwojenie [A] zwiększa szybkość 4 razy, to 2m = 4 i m = 2. Ogólnie m = log(stosunek szybkości) / log(stosunek stężeń). Kalkulator dopasowuje też wszystkie serie naraz metodą najmniejszych kwadratów do ln(v) = ln k + m ln[A] + n ln[B], zaokrągla rzędy różniące się o mniej niż 0,1 od liczby całkowitej lub połówkowej, a następnie uśrednia k ze wszystkich serii.

Równanie Arrheniusa

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. Wykres ln k w funkcji 1/T jest linią prostą o nachyleniu −Ea/R. W postaci z log₁₀: log(k₂/k₁) = Ea/(2.303R) × (T₂ − T₁)/(T₁T₂).

Rozwiązane przykłady

Rozpad pierwszego rzędu

N₂O₅ rozkłada się ze stałą k = 6,2 × 10⁻⁴ s⁻¹. [A]₀ = 0,050 M. Oblicz [A] po 600 s.

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

[A] = 0,0345 M

Przereagowanie w 75% (typ NEET)

Reakcja pierwszego rzędu przebiega w 75% w ciągu 40 min. Oblicz t½.

75% przereagowania = 2 okresy półtrwania, więc t½ = 40/2. Sprawdzenie: k = ln 4 / 40 = 0,0347 min⁻¹.

t½ = 20 min

Drugi rząd

2NO₂ → 2NO + O₂ to reakcja drugiego rzędu z k = 0,50 M⁻¹ s⁻¹. Ile czasu zajmie spadek z 0,010 M do 0,0010 M?

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

t = 1800 s (30 min)

Szybkości początkowe (typ AP)

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

Podwojenie [A] daje ×4, więc m = 2. Podwojenie [B] daje ×2, więc n = 1. k = 2.0 × 10⁻³ / (0.10² × 0.10)

v = k[A]²[B], k = 2,0 M⁻² s⁻¹

Energia aktywacji (NCERT)

Szybkość wzrasta czterokrotnie, gdy T rośnie z 293 K do 313 K. Oblicz Ea.

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

Ea = 52,9 kJ/mol

Reguła „szybkość podwaja się co 10 °C”

Szybkość podwaja się między 25 °C a 35 °C.

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

Ea ≈ 52,9 kJ/mol

Jednostki i typowe błędy

Rysujesz mechanizmy reakcji? Szkicuj produkty pośrednie, stany przejściowe i profile energetyczne w MolDraw, darmowym edytorze struktur chemicznych online.

Otwórz edytor MolDraw

Najczęściej zadawane pytania

Jak wyznaczyć rząd reakcji z szybkości początkowych?

Wybierz dwa doświadczenia, w których zmienia się tylko jedno stężenie. Rząd = log(v₂/v₁) / log(c₂/c₁). Jeśli podwojenie stężenia podwaja szybkość, reakcja jest pierwszego rzędu; ×4 oznacza drugi rząd; brak zmiany oznacza rząd zerowy.

Jak określić rząd z danych stężenie–czas?

Narysuj wykresy [A], ln[A] i 1/[A] w funkcji czasu. Ten, który daje linię prostą, wskazuje rząd: zerowy, pierwszy lub drugi. Kalkulator porównuje wartości R² wszystkich trzech dopasowań.

Jakie jednostki ma stała szybkości?

Dla rzędu całkowitego n stała k ma jednostkę M^(1−n) czas⁻¹. Rząd zerowy: M s⁻¹. Pierwszy rząd: s⁻¹. Drugi rząd: M⁻¹ s⁻¹. Trzeci rząd: M⁻² s⁻¹.

Jak obliczyć energię aktywacji z dwóch temperatur?

Użyj wzoru Ea = R ln(k₂/k₁) / (1/T₁ − 1/T₂) z T w kelwinach i R = 8,314 J mol⁻¹ K⁻¹. Jeśli szybkość wzrasta czterokrotnie od 293 K do 313 K, Ea = 52,9 kJ/mol.

Ile wynosi okres półtrwania reakcji pierwszego rzędu?

t½ = ln 2 / k ≈ 0,693/k. Nie zależy od stężenia początkowego. Po n okresach półtrwania pozostaje (1/2)ⁿ substratu.

Dlaczego wzrost temperatury o 10 °C mniej więcej podwaja szybkość?

Dla reakcji z Ea ok. 50 kJ/mol w pobliżu temperatury pokojowej równanie Arrheniusa przewiduje mniej więcej dwukrotny wzrost na każde 10 °C. To reguła praktyczna (reguła van ’t Hoffa), a nie prawo.

Powiązane narzędzia chemiczne

Ostatnia aktualizacja: