Teoria stanu stacjonarnego (chemia)

Szablon:Inne znaczenia Teoria stanu stacjonarnego, teoria stanu ustalonego, przybliżenie stanu stacjonarnego, przybliżenie Bodensteina – założenie upraszczające rozwiązywanie niektórych równań kinetycznych reakcji chemicznych. Teoria ta zakłada, że stężenie produktów pośrednich w reakcjach następczych jest stałe i jednocześnie pomijalnie małe w porównaniu do stężeń substratów i produktów.

Ma ona zastosowanie na przykład w przypadku reakcji, której mechanizm jest następujący:

$\mathrm{S}\mathrm{\rightleftarrows }\mathrm{P}\mathrm{P}\mathrm{\to }\mathrm{P},$

przy czym szybkości poszczególnych reakcji elementarnych opisują stałe szybkości reakcji $k_1,$ $k_2$ i $k_3:$

$\mathrm{S}\stackrel{k_1}{\to }\mathrm{P}\mathrm{P}\mathrm{S}\stackrel{k_2}{\leftarrow }\mathrm{P}\mathrm{P}\mathrm{P}\mathrm{P}\stackrel{k_3}{\to }\mathrm{P}$

gdzie:

$\mathrm{S}$ – substrat,

$\mathrm{P}\mathrm{P}$ – produkt pośredni,

$\mathrm{P}$ – produkt końcowy.

Zakładając, że stężenie produktu pośredniego ustala się szybko na bardzo niskim poziomie, można zapisać kinetyczny warunek takiej sytuacji (zmiana stężenie produktu pośredniego w czasie jest równa 0):

$\frac{d\mathrm{[PP]}}{dt}=k_1\mathrm{[S]}-k_2\mathrm{[PP]}-k_3\mathrm{[PP]}=0,$

stąd:

$\mathrm{[PP]}=\frac{k_1\mathrm{[S]}}{k_2+k_3}.$

Podstawiając powyższe wyrażenie do równania opisującego szybkość reakcji:

$v=k_3\mathrm{[PP]},$

otrzymuje się wzór:

$v=\frac{k_1{k}_3\mathrm{[S]}}{k_2+k_3},$

w którym występuje tylko stężenie substratu, a nie występuje trudne (lub niemożliwe) do praktycznego zmierzenia stężenie produktu przejściowego.

Bibliografia

• Szablon:Cytuj książkę
• Szablon:Cytuj książkę
• Szablon:GoldBook