Tepkime hızı ve çarpışma teorisi simülatörü
Bu benzetimdeki denklemler
| [A], [B] | A molekülleri | aynı kutuda daha çok molekül, saniyede daha çok çarpışma demektir; bu yüzden hız her derişimle artar | |
|---|---|---|---|
| hız | saniyedeki tepkime | kutuda sayılır, son birkaç saniyenin ortalaması alınır | |
| k | hız sabiti | tek bir çarpışmaya dair her şey: moleküllerin ne sıklıkla karşılaştığı ve kaç çarpışmanın yeterli enerjisi olduğu |
Mevcut değerlerle:
| Ea | Aktivasyon 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 | |
|---|---|---|---|
| R | gaz sabiti | 8.314 J/(mol·K) | |
| T | Sıcaklık T (K) | ||
| pay | yeterli enerjiye sahip çarpışmaların payı | kuram, kutuda ölçülen paya karşı |
Mevcut değerlerle:
| A | frekans çarpanı | moleküllerin doğru yönelimle ne sıklıkla çarpıştığı; sıcaklıkla pek değişmez | |
|---|---|---|---|
| k ÷ k(300 K) | oda sıcaklığına göre hızlanma | Ea = 50 kJ/mol için 10 °C ısıtmak hızı neredeyse iki katına çıkarır |
Mevcut değerlerle:
| f(E) | enerjilerin Maxwell–Boltzmann dağılımı | grafik: kırmızı çizginin sağındaki alan, Ea’dan fazla enerjisi olan moleküllerin payıdır; yüksek T’de eğri yayıldıkça hızla büyür |
|---|
Tepkime hızı simülatörü nasıl kullanılır
- 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.
- 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.
- 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.