تفاوت کلیدی بین بیان نرخ و قانون نرخ این است که بیان نرخ سرعت ظاهر یا ناپدید شدن محصولات یا واکنش دهنده ها را نشان می دهد، در حالی که قانون نرخ رابطه بین سرعت و غلظت یا فشار واکنش دهنده ها را نشان می دهد.
وقتی یک یا چند واکنش دهنده به محصولات تبدیل می شوند، ممکن است تغییرات و تغییرات انرژی متفاوتی را تجربه کنند. پیوندهای شیمیایی موجود در واکنش‌دهنده‌ها شکسته می‌شوند و پیوندهای جدیدی برای تولید محصولاتی کاملاً متفاوت از واکنش‌دهنده‌ها تشکیل می‌شوند. این تغییر شیمیایی به عنوان واکنش های شیمیایی شناخته می شود. بیان نرخ و قانون سرعت مفاهیم شیمیایی مهمی هستند که می توانیم در واکنش های شیمیایی توصیف کنیم.
Rate Expression چیست؟
بیان سرعت روشی برای نشان دادن تغییر غلظت واکنش دهنده در طول زمان واکنش است. ما می توانیم این عبارت را با استفاده از هر یک از واکنش دهنده ها و محصولات واکنش بیان کنیم. هنگام بیان سرعت با توجه به واکنش دهنده ها، باید از علامت منفی استفاده کنیم زیرا در طی واکنش، مقدار واکنش دهنده با گذشت زمان کاهش می یابد. هنگام نوشتن عبارت نرخ با استفاده از محصولات، از علامت بعلاوه استفاده می شود زیرا مقدار محصولات با زمان افزایش می یابد.
علاوه بر این، هنگام بیان نرخ باید روابط استوکیومتری را در نظر بگیریم تا تمام عبارت نرخ داده شده به هر شکلی برابر شود. برای مثال، اجازه دهید واکنش شیمیایی زیر و عبارات سرعتی را که می‌توانیم برای آن ارائه دهیم، در نظر بگیریم؛
2X + 3Y ⟶ 5Z
عبارات سرعت زیر برای واکنش فوق ممکن است:
قانون نرخ چیست؟
قانون سرعت بیان ریاضی سرعت یک واکنش است که شامل رابطه بین سرعت واکنش دهنده ها و سرعت محصول است. ما می توانیم این داده های ریاضی را به صورت تجربی تعیین کنیم و همچنین می توانیم رابطه را تأیید کنیم. دو راه عمده برای نوشتن قانون نرخ وجود دارد. قانون نرخ دیفرانسیل و قانون نرخ یکپارچه.
قانون نرخ دیفرانسیل
قانون سرعت دیفرانسیل روشی برای بیان سرعت واکنش با استفاده از تغییر غلظت یک یا چند واکنش دهنده است. در اینجا، ما تغییر غلظت واکنش دهنده (ها) را در یک دوره زمانی خاص در نظر می گیریم. ما این بازه زمانی را Δt نام گذاری می کنیم. می‌توانیم تغییر غلظت واکنش‌دهنده R را به عنوان Δ[R] نامگذاری کنیم. اجازه دهید مثالی را برای درک نحوه نوشتن قانون نرخ دیفرانسیل در نظر بگیریم.برای واکنشی که در آن واکنش دهنده "A" تجزیه می شود و محصولات را به دست می دهد و k ثابت سرعت است در حالی که n مرتبه این واکنش است، پس معادله این سرعت به صورت زیر است:
A ⟶ محصولات
قانون نرخ دیفرانسیل به شرح زیر است:
قانون نرخ یکپارچه
قانون سرعت یکپارچه روشی برای بیان سرعت واکنش به عنوان تابعی از زمان است. ما می توانیم این عبارت را با استفاده از قانون نرخ دیفرانسیل از طریق ادغام قانون نرخ دیفرانسیل به دست آوریم. ما می توانیم این قانون نرخ یکپارچه را از یک نرخ معمولی نیز بدست آوریم.
برای مثال، برای محصولات واکنش A ⟶، قانون نرخ معمولی به شرح زیر است:
Rate (r)=k[A]
که در آن k ثابت سرعت و [A] غلظت واکنش دهنده A است. اگر بازه زمانی کمی را در نظر بگیریم، می توانیم معادله بالا را به صورت زیر بنویسیم:
در اینجا از علامت منفی (-) استفاده می کنیم زیرا A واکنش دهنده است و با افزایش زمان، غلظت A کاهش می یابد. سپس با ترکیب دو معادله فوق، می توانیم رابطه ای به شرح زیر بدست آوریم؛
برای یک تغییر بسیار کوچک در غلظت واکنش دهنده در یک بازه زمانی بسیار کم، می توانیم معادله را به صورت زیر بنویسیم؛
یا
سپس با ادغام این معادله می توانیم رابطه زیر را به دست آوریم:
ln[A]=-kt + ثابت
بنابراین، وقتی زمان صفر یا t=0 است، ln[A] غلظت اولیه واکنش دهنده A است (می توانیم آن را به عنوان [A]0 در نظر بگیریم) زیرا در t=0، –kt=0 بنابراین ln[A]0=ثابت. برای یک واکنش مرتبه اول، قانون نرخ یکپارچه،است.
ln[A]=ln[A]0 – kt
تفاوت بین بیان نرخ و قانون نرخ چیست؟
بیان نرخ و نرخ aw دو روش برای ارائه جزئیات در مورد سرعت یک واکنش هستند. تفاوت کلیدی بین بیان نرخ و قانون نرخ در این است که بیان نرخ سرعت ظاهر یا ناپدید شدن محصولات یا واکنش دهنده ها را نشان می دهد، در حالی که قانون نرخ رابطه بین سرعت و غلظت یا فشار واکنش دهنده ها را نشان می دهد.
اینفوگرافیک زیر تفاوت بین بیان نرخ و قانون نرخ را خلاصه می کند.
خلاصه - بیان نرخ در مقابل قانون نرخ
بیان نرخ و قانون نرخ دو روش برای ارائه جزئیات در مورد سرعت یک واکنش هستند. تفاوت کلیدی بین بیان نرخ و قانون نرخ این است که بیان نرخ سرعت ظاهر یا ناپدید شدن محصولات یا واکنش دهنده ها را نشان می دهد، در حالی که قانون نرخ رابطه بین سرعت و غلظت یا فشار واکنش دهنده ها را نشان می دهد.
