ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแสดงออกของอัตราและกฎอัตราคือการแสดงออกของอัตรานั้นให้อัตราการปรากฏหรือการหายไปของผลิตภัณฑ์หรือสารตั้งต้นในขณะที่กฎอัตราให้ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราและความเข้มข้นหรือความดันของสารตั้งต้น
เมื่อสารตั้งต้นหนึ่งตัวหรือมากกว่าถูกแปลงเป็นผลิตภัณฑ์ พวกมันอาจผ่านการดัดแปลงและการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่แตกต่างกัน พันธะเคมีในสารตั้งต้นจะแตกออก และเกิดพันธะใหม่เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างจากสารตั้งต้นโดยสิ้นเชิง การดัดแปลงทางเคมีนี้เรียกว่าปฏิกิริยาเคมี การแสดงออกของอัตราและกฎอัตราเป็นแนวคิดทางเคมีที่สำคัญที่เราสามารถอธิบายได้ในปฏิกิริยาเคมี
การแสดงออกของอัตราคืออะไร
การแสดงออกของอัตราเป็นวิธีที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นในช่วงเวลาของปฏิกิริยา เราสามารถให้นิพจน์นี้โดยใช้สารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ใดๆ ของปฏิกิริยา เมื่อให้การแสดงออกของอัตราที่เกี่ยวกับสารตั้งต้น เราควรใช้เครื่องหมายลบ เพราะในระหว่างปฏิกิริยา ปริมาณของสารตั้งต้นจะลดลงตามเวลา เมื่อเขียนนิพจน์อัตราโดยใช้ผลิตภัณฑ์ เครื่องหมายบวกจะใช้เนื่องจากจำนวนผลิตภัณฑ์เพิ่มขึ้นตามเวลา
ยิ่งไปกว่านั้น เราควรพิจารณาความสัมพันธ์เชิงปริมาณสัมพันธ์เมื่อให้นิพจน์อัตราเพื่อทำให้นิพจน์อัตราทั้งหมดเท่ากันในทุกรูปแบบ ตัวอย่างเช่น ให้เราพิจารณาปฏิกิริยาเคมีต่อไปนี้และการแสดงออกของอัตราที่เราสามารถให้ได้
2X + 3Y ⟶ 5Z
การแสดงออกของอัตราต่อไปนี้เป็นไปได้สำหรับปฏิกิริยาข้างต้น:
กฎอัตราคืออะไร
กฎอัตราคือนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ของอัตราการเกิดปฏิกิริยาซึ่งรวมถึงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราของสารตั้งต้นกับอัตราของผลิตภัณฑ์ เราสามารถกำหนดข้อมูลทางคณิตศาสตร์เหล่านี้ในการทดลอง และเราสามารถตรวจสอบความสัมพันธ์ได้เช่นกัน มีสองวิธีหลักที่เราสามารถเขียนกฎหมายอัตรา กฎหมายอัตราส่วนต่างและกฎหมายอัตรารวม
กฎอัตราส่วนต่าง
กฎอัตราส่วนต่างเป็นวิธีการแสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาโดยใช้การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นตั้งแต่หนึ่งชนิดขึ้นไป ในที่นี้ เราพิจารณาการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้นในช่วงระยะเวลาหนึ่ง เราตั้งชื่อช่วงเวลานี้เป็น Δt เราสามารถตั้งชื่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของสารตั้งต้น "R" เป็น Δ[R] ให้เราพิจารณาตัวอย่างเพื่อทำความเข้าใจวิธีการเขียนกฎหมายอัตราส่วนต่างสำหรับปฏิกิริยาที่สารตั้งต้น "A" สลายตัวเพื่อให้ผลิตภัณฑ์และ k เป็นอัตราคงที่ในขณะที่ n คือลำดับของปฏิกิริยานี้ สมการสำหรับอัตรานี้จะเป็นดังนี้:
A ⟶ สินค้า
กฎอัตราส่วนต่างมีดังนี้:
กฎหมายอัตรารวม
กฎหมายอัตราการรวมเป็นวิธีการแสดงอัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็นฟังก์ชันของเวลา เราสามารถหานิพจน์นี้ได้โดยใช้กฎอัตราส่วนต่างผ่านการบูรณาการกฎหมายอัตราส่วนต่าง เราสามารถรับกฎหมายอัตรารวมนี้ได้จากอัตราปกติเช่นกัน
ตัวอย่างเช่น สำหรับปฏิกิริยาของผลิตภัณฑ์ A ⟶ กฎอัตราปกติจะเป็นดังนี้:
อัตรา (r)=k[A]
โดยที่ k คือค่าคงที่อัตรา และ [A] คือความเข้มข้นของสารตั้งต้น A หากเราพิจารณาช่วงเวลาสั้นๆ เราสามารถเขียนสมการข้างต้นได้ดังนี้:
เราใช้เครื่องหมายลบ (–) ที่นี่เพราะ A เป็นสารตั้งต้นและเมื่อเวลาผ่านไปความเข้มข้นของ A จะลดลง จากนั้นเราจะได้ความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้โดยการรวมสมการทั้งสองข้างต้นเข้าด้วยกัน
สำหรับการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในความเข้มข้นของสารตั้งต้นในช่วงเวลาที่สั้นมาก เราสามารถเขียนสมการได้ดังนี้
หรือ
จากนั้น เมื่อรวมสมการนี้ เราจะได้ความสัมพันธ์ต่อไปนี้:
ln[A]=-kt + ค่าคงที่
ดังนั้น เมื่อเวลาเป็นศูนย์หรือ t=0, ln[A] คือความเข้มข้นเริ่มต้นของสารตั้งต้น A (เราสามารถให้เป็น [A]0) ตั้งแต่ t=0, –kt=0 ดังนั้น ln[A]0=constant. สำหรับปฏิกิริยาลำดับแรก กฎหมายอัตรารวมคือ
ln[A]=ln[A]0 – kt
ความแตกต่างระหว่างการแสดงอัตราและกฎหมายอัตราคืออะไร
อัตราการแสดงออกและอัตรา aw เป็นสองวิธีในการให้รายละเอียดเกี่ยวกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแสดงออกของอัตราและกฎอัตราคือ การแสดงออกของอัตราให้อัตราการปรากฏหรือการหายไปของผลิตภัณฑ์หรือสารตั้งต้น ในขณะที่กฎอัตราให้ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราและความเข้มข้นหรือความดันของสารตั้งต้น
ด้านล่างอินโฟกราฟิกสรุปความแตกต่างระหว่างการแสดงออกของอัตราและกฎหมายอัตรา
สรุป – การแสดงออกของอัตราเทียบกับกฎหมายอัตรา
การแสดงออกของอัตราและกฎอัตราเป็นสองวิธีในการให้รายละเอียดเกี่ยวกับอัตราการเกิดปฏิกิริยา ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างการแสดงออกของอัตราและกฎอัตราคือ การแสดงออกของอัตราให้อัตราการปรากฏหรือการหายไปของผลิตภัณฑ์หรือสารตั้งต้น ในขณะที่กฎอัตราให้ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราและความเข้มข้นหรือความดันของสารตั้งต้น