No dobra, teraz do reakcji dorzucamy czas. Cała magia to jeden wzór dla reakcji I rzędu: ln(c0/c) = kt. Jak ogarniasz logarytmy, reszta jest mechaniczna, a stężenie możesz swobodnie zamienić na masę, liczbę moli albo ciśnienie. Cztery prawdziwe zadania, każde z filmem. Lecimy.
Jeden wzór dla reakcji pierwszego rzędu
Prawie wszystko liczymy z jednej zależności: ln(c0/c) = kt, gdzie c0 to stężenie początkowe, a c to stężenie po czasie t. Bardzo ważny szczegół: po lewej stronie mamy stosunek ilości, więc zamiast stężeń możemy wstawić liczby moli, masy albo ciśnienia (przelicznik i tak się skróci). Z tego samego wzoru wypada czas półtrwania t½ = ln2/k. Sprawdzamy w akcji.
Rozkład chloroetanu to reakcja I rzędu ze stałą szybkości k = 5·10−6 s−1. W zbiorniku o pojemności 2 dm3 było 8 moli chloroetanu. Po jakim czasie liczba moli zmaleje do 0,5 mola?
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Można przeliczyć na stężenia (c0 = 8/2 = 4, c = 0,5/2 = 0,25), ale to niepotrzebne: we wzorze mamy stosunek, a objętość jest ta sama, więc podstawiamy wprost liczby moli. ln(8/0,5) = ln(4/0,25) = ln16.
Dla reakcji A → B + C stała szybkości wynosi k = 0,0028 s−1, a początkowe stężenie substratu to 1,58 mol/dm3. a) Jakie będzie stężenie substratu po 5 minutach? b) Po jakim czasie stężenie spadnie do 0,22 mol/dm3?
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Jednostka k (s−1) zdradza reakcję I rzędu, więc korzystamy z naszego wzoru. Czas przeliczamy na sekundy.
a) t = 5 min = 300 s. Przekształcamy wzór na c = c0·e−kt:
b) tu szukamy czasu:
W temperaturze 760 K 15% próbki cyklopropanu przekształciło się w propen w czasie 6,8 min. Reakcja jest I rzędu. Oblicz stałą szybkości oraz czas połowicznego przereagowania (w minutach).
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Skoro przereagowało 15%, to zostało 85%. Możemy przyjąć c0 = 100% i c = 85% (procenty też się skrócą):
Czas półtrwania liczymy z gotowego wzoru:
Próbka zawiera 1,5 milimola węgla C-14. Jaką masę C-14 będzie zawierać po 2255 latach? Przyjmij t½ = 5730 lat (rozpad promieniotwórczy to reakcja I rzędu).
Rozwiązanie tłumaczę na filmie:
Pokaż rozwiązanie
Najpierw stała szybkości z czasu półtrwania:
Teraz liczba moli po 2255 latach:
Na koniec masa. Uwaga na pułapkę: to izotop C-14, więc masa molowa to 14 g/mol, a nie 12:
Czas na czas
Reakcja I rzędu to jeden wzór z logarytmem. Resztę robi zwykłe podstawianie.
W kursie masz reakcje wszystkich rzędów, czas połowiczny, przeliczanie stężeń na mole, masy i ciśnienia oraz wyprowadzanie wzorów. Teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Krok po kroku, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o czasie w kinetyce. W kursie jest ich znacznie więcej: reakcje zerowego i drugiego rzędu, rozpoznawanie rzędu po jednostce k, wyprowadzanie t½ i t¾ oraz pełen zestaw zadań maturalnych z kinetyki.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.