Toolyard

Tepkime hızı ve çarpışma teorisi simülatörü

Bu benzetimdeki denklemler

A + B → C, hız = k [A] [B]
[A], [B]A molekülleriaynı kutuda daha çok molekül, saniyede daha çok çarpışma demektir; bu yüzden hız her derişimle artar
hızsaniyedeki tepkimekutuda sayılır, son birkaç saniyenin ortalaması alınır
khız sabititek bir çarpışmaya dair her şey: moleküllerin ne sıklıkla karşılaştığı ve kaç çarpışmanın yeterli enerjisi olduğu

Mevcut değerlerle:

pay = e^(−Ea ÷ RT)
EaAktivasyon enerjisi Ea (kJ/mol)bir çarpışmanın eski bağları kırmak için iki merkez arasındaki doğru boyunca ihtiyaç duyduğu en az enerji; gerçek tepkimelerde 40 ile 200 kJ/mol arasındadır, burada olayı izleyebilmen için daha küçüktür
Rgaz sabiti8.314 J/(mol·K)
TSıcaklık T (K)
payyeterli enerjiye sahip çarpışmaların payıkuram, kutuda ölçülen paya karşı

Mevcut değerlerle:

k = A e^(−Ea ÷ RT), k₂ ÷ k₁ = e^((Ea ÷ R)(1 ÷ T₁ − 1 ÷ T₂))
Afrekans çarpanımoleküllerin doğru yönelimle ne sıklıkla çarpıştığı; sıcaklıkla pek değişmez
k ÷ k(300 K)oda sıcaklığına göre hızlanmaEa = 50 kJ/mol için 10 °C ısıtmak hızı neredeyse iki katına çıkarır

Mevcut değerlerle:

f(E) = 2 √(E ÷ π) (1 ÷ RT)^(3/2) e^(−E ÷ RT)
f(E)enerjilerin Maxwell–Boltzmann dağılımıgrafik: kırmızı çizginin sağındaki alan, Ea’dan fazla enerjisi olan moleküllerin payıdır; yüksek T’de eğri yayıldıkça hızla büyür

Tepkime hızı simülatörü nasıl kullanılır

  1. Kutuda kırmızı A molekülleri ve mavi B molekülleri uçuşur ve birbirinden seker. Bir A bir B’ye yeterince sert, yani merkezlerini birleştiren doğru boyunca aktivasyon enerjisinden fazla enerjiyle çarparsa tepkimeye girerler: bir parlama olur ve yerlerini yeşil bir C molekülü alır.
  2. Sıcaklığı artır: moleküller hızlanır ve yeterli enerjiye sahip çarpışmaların payı, çarpışma sayısından çok daha hızlı artar. Daha çok A ya da B ekle, saniyedeki çarpışma artar. Engeli düşürmek için «Katalizör ekle»yi işaretle ve aynı sıcaklıkta hızın fırladığını izle.
  3. Kutuda sayılan, tepkimeye giren A–B çarpışmalarının payını teorinin öngördüğü e^(−Ea/RT) ile karşılaştır. Grafik enerjilerin Maxwell–Boltzmann dağılımını, aktivasyon enerjisi kırmızı bir çizgi olarak gösterir: ötesindeki gölgeli kuyruk tepkimeye girendir.

Sık sorulan sorular

Çarpışma teorisi nedir?

Moleküller yalnızca yeterli enerjiyle ve doğru yönelimle çarpıştıklarında tepkimeye girer. Hız, saniyedeki çarpışma sayısı çarpı başarılı olanların kesridir. Aynı alanda daha çok molekül daha çok çarpışma demektir; daha yüksek sıcaklık daha çok çarpışma ve, çok daha önemlisi, yeterli enerjiye sahip daha büyük bir pay demektir.

Sıcaklıktaki küçük bir artış tepkimeyi neden bu kadar hızlandırıyor?

Çünkü aktivasyon enerjisinden fazla enerjili çarpışmaların payı e^(−Ea/RT)’dir ve T ile dik biçimde artar. 50 kJ/mol’lük tipik bir Ea için 25 °C’den 35 °C’ye çıkmak bu payı yaklaşık %90 artırır: 10 °C’nin hızı iki katına çıkardığı pratik kuralı. Moleküllerin ortalama enerjisi ise yalnızca %3 artar.

Katalizör nasıl çalışır?

Tepkimeye, örneğin molekülleri bir yüzeyde doğru konumda tutarak, daha düşük aktivasyon enerjili başka bir yol sunar. Böylece aynı sıcaklıkta çok daha fazla çarpışma engeli aşar. Katalizör tükenmez ve ileri ile geri tepkimeleri aynı ölçüde hızlandırır; bu yüzden bir dengenin nerede olduğunu değiştirmez.

Buradaki aktivasyon enerjileri neden bu kadar küçük?

Tepkimelerin gerçekleştiğini izleyebilmen için. Oda sıcaklığında 50–100 kJ/mol’lük gerçek bir aktivasyon enerjisiyle 10⁹ ile 10¹⁸ çarpışmadan yalnızca biri başarılı olur ve 160 moleküllük bir kutuda bekleyebileceğinden uzun süre hiçbiri tepkimeye girmezdi. Simülasyon 2–25 kJ/mol kullanır; denklemler aynıdır ve Arrhenius oranı daha büyük bir Ea’nın ne yapacağını gösterir.

WebGL’nin kapalı olduğunu söylüyor.

3B görünüm, güncel her tarayıcıda bulunan WebGL’ye ihtiyaç duyar. Tarayıcı ayarlarında donanım hızlandırma kapatılmışsa ya da grafik sürücüsü çok eskiyse kapalı olabilir. Donanım hızlandırmayı aç ya da başka bir tarayıcı dene.

Bir şey yükleniyor mu?

Hayır. Simülasyonu WebGL ile kendi tarayıcın çizer; hiçbir yere hiçbir şey gönderilmez ve sayfa yüklendikten sonra çevrimdışı da çalışmaya devam eder.

Diğer kimya benzetimleri

Diğer bilim benzetimleri

Eğik atış simülatörüSarkaç simülatörüÇift yarık deneyi simülatörüElektrik alanı simülatörüYörünge simülatörüKütle-yay salınımı simülatörüRutherford saçılması simülatörüParçacık çarpıştırıcı olay ekranıRadyoaktif bozunma simülatörüBohr atomu simülatörüDifüzyon ve osmoz simülatörüDNA ve RNA katlanma görüntüleyiciBakteri büyümesi simülatörüSantrifüj simülatörüMercek ve ayna ışın diyagramı simülatörüDuran dalga simülatörüDoppler etkisi simülatörüÇarpışma ve momentum simülatörüRC ve RL devresi simülatörüManyetik alanda yüklü parçacık simülatörüKara cisim ışıması simülatörüÖzel görelilik simülatörüKırılma ve tam iç yansıma simülatörüSeri ve paralel devre simülatörüAkışkan akışı ve Bernoulli ilkesi simülatörüElektromanyetik indüksiyon simülatörü3B atom orbitalleri görüntüleyiciEnzim kinetiği simülatörüAksiyon potansiyeli simülatörüPCR simülatörüDoğal seçilim ve popülasyon genetiği simülatörüKalp ve kalp döngüsü simülatörüJel elektroforezi simülatörüMitoz ve mayoz simülatörüProtein sentezi simülatörü: transkripsiyon ve translasyonFotosentez ve sınırlayıcı etkenler simülatörüAv-avcı popülasyonu simülatörüSalgın yayılımı simülatörü: SIR ve SEIRMevsimler ve gün uzunluğu simülatörüLevha tektoniği ve deprem simülatörüAy evreleri, gelgitler ve tutulmalar simülatörüSera etkisi simülatörüYıldız evrimi ve Hertzsprung–Russell diyagramı simülatörüGalton tahtası simülatörüFourier serisi simülatörü

İlgili hesaplayıcılar ve araçlar