Statsionaarne olek (keemia): erinevus redaktsioonide vahel

Allikas: Vikipeedia
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Legobot (arutelu | kaastöö)
P Robot: muudetud 8 intervikilinki, mis on nüüd andmekogus Wikidata
P parandasin skripti abil kriipsud
 
1. rida: 1. rida:
'''Statsionaarne olek''' ehk '''püsiolek''' keemilise süsteemi selline olek, kui süsteemi karakteristikud on ajas muutumatud, ehkki protsess ajas jätkub. Statsionaarne olek on võimalik, kui toimub ainete püsiv läbivool süsteemist (näiteks läbivoolu [[reaktor]]).
'''Statsionaarne olek''' ehk '''püsiolek''' keemilise süsteemi selline olek, kui süsteemi karakteristikud on ajas muutumatud, ehkki protsess ajas jätkub. Statsionaarne olek on võimalik, kui toimub ainete püsiv läbivool süsteemist (näiteks läbivoolu [[Reaktor (keemia)|reaktor]]).


Statsionaarne olek erineb [[keemiline tasakaal|keemilisest tasakaalust]] sellepoolest, et [[tasakaaluolek]]us produktide moodustumise ja vastupidise pöördreaktsiooni kiirused on võrdsed.
Statsionaarne olek erineb [[keemiline tasakaal|keemilisest tasakaalust]] sellepoolest, et [[tasakaaluolek]]us produktide moodustumise ja vastupidise pöördreaktsiooni kiirused on võrdsed.


==Statsionaarne olek astmelistes reaktsioonides==
==Statsionaarne olek astmelistes reaktsioonides==
[[keemiline kineetika|Keemilises kineetikas]] osutub teatud juhtudel otstarbekaks kasutada ''statsionaarse oleku lähendust''. Näiteks [[astmeline reaktsioon|astmelised reaktsioonid]], milles osalevad aktiivsed [[intermediaat|intermediaadid]] (tihti [[karbokatioonid]], [[karbanioonid]], [[vabad radikaalid]] jmt), mille tekke kiirus on väike, kuid suure [[reaktsioonivõime]] tõttu reageerivad kiiresti edasi andes produkti. Seetõttu püsib protsessi jooksul intermediaadi väga madal praktiliselt muutumatu [[kontsentratsioon]].
[[keemiline kineetika|Keemilises kineetikas]] osutub teatud juhtudel otstarbekaks kasutada ''statsionaarse oleku lähendust''. Näiteks [[astmeline reaktsioon|astmelised reaktsioonid]], milles osalevad aktiivsed [[intermediaat|intermediaadid]] (tihti [[karbokatioonid]], [[karbanioonid]], [[vabad radikaalid]] jmt), mille tekke kiirus on väike, kuid suure [[reaktsioonivõime]] tõttu reageerivad kiiresti edasi andes produkti. Seetõttu püsib protsessi jooksul intermediaadi väga madal praktiliselt muutumatu [[kontsentratsioon]].


See on olukord, kus suletud süsteemis toimub rida [[keemiline reaktsioon|keemilisi reaktsioone]], kuid intermediaadi sisaldus süsteemis saavutab väga lühikese algperioodi jooksul mingi püsivalt madala kontsentratsiooni, mida saab vaadelda lähedasena statsionaarsele olekule. Seejuures teised süsteemi karakteristikud ajas muutuvad. Taoline olukord lihtsustab kineetiliste võrrandite lahendamist.
See on olukord, kus suletud süsteemis toimub rida [[keemiline reaktsioon|keemilisi reaktsioone]], kuid intermediaadi sisaldus süsteemis saavutab väga lühikese algperioodi jooksul mingi püsivalt madala kontsentratsiooni, mida saab vaadelda lähedasena statsionaarsele olekule. Seejuures teised süsteemi karakteristikud ajas muutuvad. Taoline olukord lihtsustab kineetiliste võrrandite lahendamist.
13. rida: 13. rida:
Vastavad [[reaktsiooni kineetika|kineetilised võrrandid]] saame:
Vastavad [[reaktsiooni kineetika|kineetilised võrrandid]] saame:
:d[A]/dt = -k<sub>1</sub>[A]
:d[A]/dt = -k<sub>1</sub>[A]
:d[B]/dt = k<sub>1</sub>[A] - k<sub>2</sub>[B]
:d[B]/dt = k<sub>1</sub>[A] k<sub>2</sub>[B]
:d[C]/dt = k<sub>2</sub>[B]
:d[C]/dt = k<sub>2</sub>[B]
:algmomendil (t=0) on lähtekontsentratsioonid [B]<sub>0</sub> = [C]<sub>0</sub> = 0
:algmomendil (t=0) on lähtekontsentratsioonid [B]<sub>0</sub> = [C]<sub>0</sub> = 0
19. rida: 19. rida:
Postuleerides, et statsionaarses olekus (k<sub>1</sub> << k<sub>2</sub>) intermediaadi B kontsentratsioon praktiliselt ei muutu, seega
Postuleerides, et statsionaarses olekus (k<sub>1</sub> << k<sub>2</sub>) intermediaadi B kontsentratsioon praktiliselt ei muutu, seega
: d[B]/dt = 0, siis edasi
: d[B]/dt = 0, siis edasi
: k<sub>1</sub>[A] - k<sub>2</sub>[B] = 0 ja siit [B] = k<sub>1</sub>/k<sub>2</sub>[A] ja edasi d[C]/dt = k<sub>1</sub>[A] ning [[integreerimine|integreerimisel]] saame
: k<sub>1</sub>[A] k<sub>2</sub>[B] = 0 ja siit [B] = k<sub>1</sub>/k<sub>2</sub>[A] ja edasi d[C]/dt = k<sub>1</sub>[A] ning [[integreerimine|integreerimisel]] saame


:<math>[C]=[A]_0 \left (1- e^{-k_1 t} \right )</math>
:<math>[C]=[A]_0 \left (1- e^{-k_1 t} \right )</math>

Viimane redaktsioon: 21. veebruar 2014, kell 11:21

Statsionaarne olek ehk püsiolek keemilise süsteemi selline olek, kui süsteemi karakteristikud on ajas muutumatud, ehkki protsess ajas jätkub. Statsionaarne olek on võimalik, kui toimub ainete püsiv läbivool süsteemist (näiteks läbivoolu reaktor).

Statsionaarne olek erineb keemilisest tasakaalust sellepoolest, et tasakaaluolekus produktide moodustumise ja vastupidise pöördreaktsiooni kiirused on võrdsed.

Statsionaarne olek astmelistes reaktsioonides[muuda | muuda lähteteksti]

Keemilises kineetikas osutub teatud juhtudel otstarbekaks kasutada statsionaarse oleku lähendust. Näiteks astmelised reaktsioonid, milles osalevad aktiivsed intermediaadid (tihti karbokatioonid, karbanioonid, vabad radikaalid jmt), mille tekke kiirus on väike, kuid suure reaktsioonivõime tõttu reageerivad kiiresti edasi andes produkti. Seetõttu püsib protsessi jooksul intermediaadi väga madal praktiliselt muutumatu kontsentratsioon.

See on olukord, kus suletud süsteemis toimub rida keemilisi reaktsioone, kuid intermediaadi sisaldus süsteemis saavutab väga lühikese algperioodi jooksul mingi püsivalt madala kontsentratsiooni, mida saab vaadelda lähedasena statsionaarsele olekule. Seejuures teised süsteemi karakteristikud ajas muutuvad. Taoline olukord lihtsustab kineetiliste võrrandite lahendamist.

Võtame lihtsa näite. Kaks pöördumatut esimest järku reaktsiooni:

A → B → C kiiruskonstantidega k1 ja k2

Vastavad kineetilised võrrandid saame:

d[A]/dt = -k1[A]
d[B]/dt = k1[A] – k2[B]
d[C]/dt = k2[B]
algmomendil (t=0) on lähtekontsentratsioonid [B]0 = [C]0 = 0

Postuleerides, et statsionaarses olekus (k1 << k2) intermediaadi B kontsentratsioon praktiliselt ei muutu, seega

d[B]/dt = 0, siis edasi
k1[A] – k2[B] = 0 ja siit [B] = k1/k2[A] ja edasi d[C]/dt = k1[A] ning integreerimisel saame

Siit nähtub, et kiirust limiteeriv staadium määrab kogu protsessi kineetika.

Võrdle kineetilisi võrrandeid juhuga, kui B on järjestikuste reaktsioonide vaheprodukt (k1 ~ k2) ja ei saa kasutada statsionaarse oleku lähendust.

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]