De reactiesnelheidsvergelijking of kortweg snelheidsvergelijking, ook snelheidswet genoemd, is een centraal begrip in de chemische kinetiek, en geeft het empirisch verband weer tussen de reactiesnelheid en de concentraties van reagentia en producten. Een reactiemechanisme wordt dan gezocht ter verklaring van de observaties.
Vaak (bijv. bij alle elementaire reacties) is de reactiesnelheidsvergelijking van de vorm
waarbij de reactiesnelheidsconstante is, de stofhoeveelheidsconcentratie, en de partiële reactieorde. (De gehanteerde symbolen zijn deze uit de IUPAC-aanbevelingen.)
De snelheidsvergelijking is een differentiaalvergelijking die kan geïntegreerd worden tot een zogenaamde geïntegreerde snelheidsvergelijking. Voor enkele modelsystemen zijn er analytische oplossingen gekend. Voor andere problemen past men benaderende (bijv. snelheidsbepalende stap, steady-statebenadering) of numerieke methoden (bijv. methode van Euler) toe. Een geïntegreerde snelheidsvergelijking geeft de concentratie weer in functie van de tijd.
Voorbeelden Voor de reactie is de snelheidsvergelijking gegeven doorOok andere types uitdrukkingen zijn mogelijk, afhankelijk van het mechanisme. Een voorbeeld is de reactiemet snelheidsvergelijking Een voorbeeld van een geïntegreerde snelheidsvergelijking, voor de reactie is
Modellen
Nulde orde Voor een algemene reactie
waarin de orde in A gelijk is aan nul, is de snelheidsvergelijking van de vorm
En in geïntegreerde vorm
De halveringstijd bedraagt
Eerste orde Voor een algemene eersteordereactie geldt
wat geïntegreerd wordt tot
De halveringstijd bedraagt
Naast veel chemische processen is eersteordekinetiek ook typisch voor nucleair verval.
Tweede orde Voor een algemene tweede ordereactie geldt
wat geïntegreerd wordt tot
met als halveringstijd
m-de orde Voor een algemene reactie met orde (ook voor niet-gehele ordes) gelden
Gemengde tweede orde Voor een algemene tweede ordereactie geldt
waarbij men aantoont dat
Opeenvolgende reacties Voor twee opeenvolgende reacties A -> B -> C met reactiesnelheidsconstanten en , wordt een stelsel van differentaalvergelijkingen bekomen:
Dit analytisch opgelost worden, met als resultaat
Indien en voldoende verschillend zijn, kan benaderend gesteld worden dat de snelheid van het gehele proces gelijk is aan de snelheid van de traagste stap.
Parallelreacties Voor twee competitieve reacties A -> B en A -> C , met snelheidsconstanten en geldt:
wat leidt tot de geïntegreerde snelheidsvergelijkingen
. Interessant op te merken is dat in zulke systemen de selectiviteit enkel bepaald wordt door reactiesnelheidsconstanten, gezien
Zie ook
Chemische kinetiek Reactiesnelheid Reactieorde Reactiesnelheidsconstante
Categorie:Chemische kinetiek Categorie:Fysische chemie