A sebességi állandó mértékegysége

Ebben a videóban arról lesz szó, hogy hogyan állapíthatjuk meg a reakciósebességi állandónak, a k-nak a mértékegységét. Két dolgot érdemes tudni, mielőtt elkezdjük: Az egyik, hogy a sebességi állandónak van mértékegysége. Ez nem minden kémiai állandóra teljesül, de a k-ra igen. A másik az, hogy k mértékegysége függ a sebességi egyenlettől. Ezt a másodikat fogjuk felhasználni ahhoz, hogy a sebességi egyenlet segítségével levezessük a k mértékegységét. Ez így praktikus, mert nem kell megjegyezned a k mértékegységét a különböző reakciórendek esetén. A három leggyakoribb sebességi egyenletre fogunk fókuszálni, melyeket kémiaórán láthatsz. Beszélni fogunk a nulladrendű, elsőrendű és másodrendű reakciókról. És levezetjük mindegyikhez a mértékegységet. Először nézzük a nulladrendűt! A nulladrendű reakcióknál ilyesmi a sebességi egyenlet. A reakciósebesség k-szor az A reagens koncentrációja a nulladik hatványon. Bárminek a nulladik hatványa 1. Tehát a reakciósebesség a sebességi állandóval, k-val azonos. A sebesség mértékegysége minden esetben ugyanaz lesz: mindig M/s (ahol M: mol/dm³). A mértékegységekre csaknem ugyanúgy tekinthetünk, mint a számokra. Egyenlőségnél a két oldalon a mértékegységeknek is azonosnak kell lenniük. Itt, mivel a reakciósebesség megegyezik k-val, k mértékegysége is M/s lesz. Tehát a nulladrendű reakcióban a sebességi állandó mértékegysége M/s. Ugyanígy lehet rájönni az első- és másodrendű reakciókban is a k mértékegységére. Elsőrendű reakciónál a sebességi egyenlet szerint a reakciósebesség k-szor a reagens koncentrációja az első hatványon. A sebesség mértékegysége M/s, a koncentrációé mindig mol/dm³ (ennek rövidítése az M). Most tehát k mértékegysége szorozva M-mel M/s-ot ad. M van mindkét oldalon, ezzel nem kell foglalkoznunk, de az 1/s hiányzik. Tehát k mértékegysége itt 1/s. Más módon is kiszámíthatjuk a mértékegységet, ha ez a visszafelé számolás nem szimpatikus. Átrendezhetjük a sebességi egyenletet, k-t tegyük az egyik oldalra, minden mást a másikra, és azt kapjuk, hogy k a reakciósebességnek és az A anyag koncentrációjának hányadosa. Csak elosztottam mindkét oldalt 'A' koncentrációjával. Mivel tudjuk, hogy az egyenlőségjel két oldalán azonos mértékegységnek kell lennie, megkapjuk k mértékegységét úgy, hogy elosztjuk a sebesség mértékegységét a koncentrációéval. Tehát M/s a sebességre, osztva M-mel a koncentrációra. Az M kiesik, marad 1/s. Ez még egyszerűbb út volt a k mértékegységének meghatározására. De az alapelv ugyanaz. A mértékegységekkel ugyanúgy lehet bánni, mint a számokkal. Csak egyenlővé kell tenni őket a két oldalon. Az utolsó példa, melyet megnézünk, a másodrendű reakció lesz. A másodrendű reakcióknál, illetve a másodrendű sebességi egyenletekben a reakciósebesség a k sebességi állandó és a koncentráció második hatványának szorzata. Az egyik oldalon M/s van a sebességre, a másikon pedig, mivel a koncentráció a négyzeten van, M². Tehát M² szorozva valamivel M/s-t fog adni. k mértékegységébe kell 1/s, hiszen a szorzásnál meg kell kapnunk a nevezőbe a másodpercet, és egy koncentrációt ki kell ejtenünk, így a nevezőbe kell M. Tehát a másodrendű reakciókban k mértékegysége 1/(M∙s). Ez volt a három leggyakoribb reakciórend, amivel kémiaórán találkozhatsz. Néha előfordulnak olyan reakciók, amelyek nem nullad-, első- vagy másodrendűek, és ha ilyen van, a sebességi egyenlet segítségével mindig megállapíthatod a k mértékegységét.