Rate-determining step (original) (raw)

La reacció limitant o etapa limitant (en anglès, RDS) és un terme que s'utilitza per designar l'etapa més lenta en una reacció química i, per tant, la que en determina la velocitat. Per exemple, la reacció NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g) té lloc en dues etapes elementals: 1. * NO₂ + NO₂ → NO₃ + NO (etapa lenta) 2. * NO₃ + CO → NO₂ + CO₂ (etapa ràpida) Com que en la segona etapa es consumeix el NO₃ produït en l'etapa lenta, la velocitat de la reacció està limitada per la velocitat de la primera etapa.

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dbo:abstract	La reacció limitant o etapa limitant (en anglès, RDS) és un terme que s'utilitza per designar l'etapa més lenta en una reacció química i, per tant, la que en determina la velocitat. Per exemple, la reacció NO₂(g) + CO(g) → NO(g) + CO₂(g) té lloc en dues etapes elementals: 1. * NO₂ + NO₂ → NO₃ + NO (etapa lenta) 2. * NO₃ + CO → NO₂ + CO₂ (etapa ràpida) Com que en la segona etapa es consumeix el NO₃ produït en l'etapa lenta, la velocitat de la reacció està limitada per la velocitat de la primera etapa. (ca) عند دراسة حركيات التفاعلات الكيميائية فإن سرعة (أو معدل) تفاعل كيميائي ما عادةً ما يحدد تقريبياً بأبطأ خطوة، والتي تعرف باسم الخطوة المحددة لسرعة التفاعل. بالتالي فإنه بالنسبة لآلية تفاعل ما فإن تخمين معادلة سرعة التفاعل عادة ما تبسط باستخدام هذا التقريب. يمكن نظرياً من حيث المبدأ تحديد الوقت اللازم لنضوب تراكيز المتفاعلات ولزيادة تراكيز المواد الناتجة انطلاقاً من مجموعة من معادلات تحديد السرعة لجميع الخطوات في آلية تفاعل ما واحدةَ تلو الأخرى؛ إلا أنه من الصعب عملياً حل تلك المعادلات التفاضلية التحليلية، وفي بعض الحالات يلزم استخدام طرق حلول عددية للمعادلات التفاضلية. (ar) El paso limitante de la velocidad de una reacción química (en inglés, RDS), o reacción limitante es un término químico que se emplea para designar el paso más lento de una reacción química. Una reacción limitante se compara a menudo con el cuello de una botella: la velocidad a la que el agua fluye hacia fuera de la botella está determinada por la amplitud del cuello de la botella, no del diámetro del resto de esta. De manera similar, la velocidad de la reacción depende de la velocidad a la que sucede el paso más lento de esta. Por ejemplo, la reacción: + → + sucede en dos pasos: 1. * + → + (paso lento) 2. * + → + (paso rápido) Como el segundo paso consume el producido en el primer paso lento, está limitado por la velocidad del primer paso. (es) En cinétique chimique, la vitesse d'une réaction en plusieurs étapes est souvent déterminée par l'étape la plus lente. Cette étape est connue sous les noms d'étape cinétiquement déterminante, étape cinétiquement limitante, étape déterminante de vitesse ou étape limitante de vitesse. L'équation de vitesse expérimentale peut aider à identifier quelle étape est cinétiquement déterminante. Dans une coordonnée de réaction qui représente le profil d'énergie potentielle d'une réaction, l'étape cinétiquement déterminante correspond à l'état de transition de l'énergie potentielle la plus haute. La notion d'étape cinétiquement déterminante est très importante pour l'optimisation et la compréhension de nombreux processus chimiques tels que la catalyse et la combustion. (fr) In chemical kinetics, the overall rate of a reaction is often approximately determined by the slowest step, known as the rate-determining step (RDS or RD-step or r/d step) or rate-limiting step. For a given reaction mechanism, the prediction of the corresponding rate equation (for comparison with the experimental rate law) is often simplified by using this approximation of the rate-determining step. In principle, the time evolution of the reactant and product concentrations can be determined from the set of simultaneous rate equations for the individual steps of the mechanism, one for each step. However, the analytical solution of these differential equations is not always easy, and in some cases numerical integration may even be required. The hypothesis of a single rate-determining step can greatly simplify the mathematics. In the simplest case the initial step is the slowest, and the overall rate is just the rate of the first step. Also, the rate equations for mechanisms with a single rate-determining step are usually in a simple mathematical form, whose relation to the mechanism and choice of rate-determining step is clear. The correct rate-determining step can be identified by predicting the rate law for each possible choice and comparing the different predictions with the experimental law, as for the example of NO2 and CO below. The concept of the rate-determining step is very important to the optimization and understanding of many chemical processes such as catalysis and combustion. (en) Dalam kinetika kimia, laju reaksi keseluruhan terkadang ditentukan kira-kira oleh tahapan yang paling lambat, yang dikenal sebagai tahap penentu laju (rate determining step, RDS) atau tahap pembatas laju (rate-limiting step). Untuk mekanisme reaksi yang diberikan, prediksi dari persamaan laju yang sesuai (untuk perbandingan dengan hukum laju eksperimental) sering disederhanakan dengan menggunakan perkiraan tahap penentu laju ini. Pada prinsipnya, perubahan waktu dari konsentrasi produk dan reaktan dapat ditentukan dari himpunan persamaan laju simultan untuk masing-masing tahap dari mekanismenya, satu untuk setiap tahapannya. Namun, larutan analitik dari persamaan diferensial ini tidak selalu mudah, dan dalam beberapa kasus integrasi numerik bahkan mungkin diperlukan. Ia menghipotesiskan satu tahap penentu laju tunggal dapat sangat menyederhanakan matematika. Dalam kasus yang paling sederhana tahap awal adalah yang paling lambat, dan laju keseluruhan hanyalah laju pada tahap pertama Juga, persamaan laju untuk mekanisme dengan tahap penentu laju tunggal biasanya dalam bentuk matematika sederhana, yang hubungannya dengan mekanisme dan pilihan tahap penentu laju jelas. Tahap penentu laju yang benar dapat diidentifikasi dengan memprediksi hukum laju untuk setiap pilihan yang mungkin dan membandingkan prediksi yang berbeda dengan hukum eksperimental, seperti untuk contoh NO2 dan CO di bawah ini. Konsep tahap penentu laju sangat penting untuk optimalisasi dan pemahaman banyak proses kimia seperti katalisis dan pembakaran. (in) In cinetica chimica, lo stadio cineticamente determinante (o stadio cineticamente limitante o stadio cineticamente controllante o, in inglese, rate determining step) corrisponde allo stadio del meccanismo di una reazione chimica che avviene più lentamente rispetto agli altri stadi, e determina la velocità della reazione stessa. (it) 화학 속도론에서, 종종 전체 반응 속도는 대략적으로 가장 느린 단계인 속도 결정 단계(영어: Rate-determining step, RDS)나 속도 제한 단계(영어: rate-limiting step)에 의해 결정된다. 어떤 반응 메커니즘에서, 대응하는 반응 속도식 예측(실험적 반응 속도 법칙과 비교하기 위한 것)은 종종 속도 결정 단계로 근사하여 단순화 시킨다. 원칙적으로, 반응물과 생성물 농도의 시간 변화는 메커니즘의 각 반응에 대응하는 반응 속도식들로부터 결정된다. 하지만, 이 미분방정식들의 해석적 해를 구하는 것은 항상 쉽지만은 않고, 어떤 경우는 이 필요할 수 있다. 속도 결정 단계가 하나만 있다는 가정은 수학적 계산을 크게 단순화시킨다. 가장 간단한 경우는 첫 단계가 가장 느릴 때로, 전체 속도는 첫번째 단계의 속도이다. 또한, 속도 결정 단계가 하나 뿐인 메커니즘의 반응 속도식은 메커니즘과의 관계와 속도 결정 단계가 명백한 단순한 수학적 형태를 가진다. 올바른 속도 결정 단계는 아래의 NO2와 CO의 예시처럼 각 단계를 지정해 반응 속도 법칙을 예측하고 실험적 법칙의 다른 예측과 비교해서 확인할 수 있다. 속도 결정 단계의 개념은 촉매나 연소와 같은 화학 반응의 최적화와 이해에서 매우 중요하다. (ko) De snelheidsbepalende stap (vaak afgekort tot SBS) of snelheidslimiterende stap is de reactiestap in een chemische reactie die het traagst verloopt. De snelheidsbepalende stap wordt vaak vergeleken met een trechter waar water in gegoten wordt. De snelheid waarmee water door de trechter stroomt wordt enkel bepaald door de grootte van de vernauwing en niet door de snelheid waarmee water in de trechter wordt gegoten. Evenzo geldt dat de snelheid van een chemische reactie die bestaat uit meerdere elementaire reacties afhankelijk is van de snelheid van de traagste stap. Soms is de definitie van de traagste stap niet duidelijk: het kan slaan op de reactiestap met de kleine reactiesnelheidsconstante of op de reactiesnelheid in zijn geheel. (nl) O passo determinante de taxa ou etapa determinante de taxa é um termo em química para o mais lento em uma reação química. O passo determinante de taxa é frequentemente comparado ao gargalo de um funil; a taxa na qual um líquido flui através do funil é determiando pelo diâmetro do gargalo, não pela velocidade é colocada nele. Similarmente, a taxa de reação depende da taxa do mais lento passo. Por exemplo, a reação + → + pode ser pensada como ocorrendo em duas etapas elementares: 1. * + → + (passo lento) 2. * + → + (passo rápido) Como a segunda etapa consome o produzido na etapa mais lenta, esta é limitada pela taxa da segunda etapa. Por esta razão, o passo determinante da taxa é refletida na equação de taxa de uma reação. (pt) 速率控制步驟，又稱為速率限制步驟（限速步驟）或速率決定步驟（rate-determining step (RDS)），是一個化學詞彙，用以表達在化學反應中，反應速率最慢的一個步驟。認識一個化學反應當中最慢的一個步驟的重要性在於能夠有效率地改善整個化學反應的速度，從而達致更高的产率等。一個常用的比喻就是一條狹窄的水管——無論水流有多快，也無法改變水的流量。速率控制步驟就是影響整個化學反應速率的那條水管。 (zh)
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(ca) عند دراسة حركيات التفاعلات الكيميائية فإن سرعة (أو معدل) تفاعل كيميائي ما عادةً ما يحدد تقريبياً بأبطأ خطوة، والتي تعرف باسم الخطوة المحددة لسرعة التفاعل. بالتالي فإنه بالنسبة لآلية تفاعل ما فإن تخمين معادلة سرعة التفاعل عادة ما تبسط باستخدام هذا التقريب. يمكن نظرياً من حيث المبدأ تحديد الوقت اللازم لنضوب تراكيز المتفاعلات ولزيادة تراكيز المواد الناتجة انطلاقاً من مجموعة من معادلات تحديد السرعة لجميع الخطوات في آلية تفاعل ما واحدةَ تلو الأخرى؛ إلا أنه من الصعب عملياً حل تلك المعادلات التفاضلية التحليلية، وفي بعض الحالات يلزم استخدام طرق حلول عددية للمعادلات التفاضلية. (ar) In cinetica chimica, lo stadio cineticamente determinante (o stadio cineticamente limitante o stadio cineticamente controllante o, in inglese, rate determining step) corrisponde allo stadio del meccanismo di una reazione chimica che avviene più lentamente rispetto agli altri stadi, e determina la velocità della reazione stessa. (it) De snelheidsbepalende stap (vaak afgekort tot SBS) of snelheidslimiterende stap is de reactiestap in een chemische reactie die het traagst verloopt. De snelheidsbepalende stap wordt vaak vergeleken met een trechter waar water in gegoten wordt. De snelheid waarmee water door de trechter stroomt wordt enkel bepaald door de grootte van de vernauwing en niet door de snelheid waarmee water in de trechter wordt gegoten. Evenzo geldt dat de snelheid van een chemische reactie die bestaat uit meerdere elementaire reacties afhankelijk is van de snelheid van de traagste stap. Soms is de definitie van de traagste stap niet duidelijk: het kan slaan op de reactiestap met de kleine reactiesnelheidsconstante of op de reactiesnelheid in zijn geheel. (nl) 速率控制步驟，又稱為速率限制步驟（限速步驟）或速率決定步驟（rate-determining step (RDS)），是一個化學詞彙，用以表達在化學反應中，反應速率最慢的一個步驟。認識一個化學反應當中最慢的一個步驟的重要性在於能夠有效率地改善整個化學反應的速度，從而達致更高的产率等。一個常用的比喻就是一條狹窄的水管——無論水流有多快，也無法改變水的流量。速率控制步驟就是影響整個化學反應速率的那條水管。 (zh) El paso limitante de la velocidad de una reacción química (en inglés, RDS), o reacción limitante es un término químico que se emplea para designar el paso más lento de una reacción química. Una reacción limitante se compara a menudo con el cuello de una botella: la velocidad a la que el agua fluye hacia fuera de la botella está determinada por la amplitud del cuello de la botella, no del diámetro del resto de esta. De manera similar, la velocidad de la reacción depende de la velocidad a la que sucede el paso más lento de esta. Por ejemplo, la reacción: + → + sucede en dos pasos: (es) En cinétique chimique, la vitesse d'une réaction en plusieurs étapes est souvent déterminée par l'étape la plus lente. Cette étape est connue sous les noms d'étape cinétiquement déterminante, étape cinétiquement limitante, étape déterminante de vitesse ou étape limitante de vitesse. L'équation de vitesse expérimentale peut aider à identifier quelle étape est cinétiquement déterminante. Dans une coordonnée de réaction qui représente le profil d'énergie potentielle d'une réaction, l'étape cinétiquement déterminante correspond à l'état de transition de l'énergie potentielle la plus haute. (fr) Dalam kinetika kimia, laju reaksi keseluruhan terkadang ditentukan kira-kira oleh tahapan yang paling lambat, yang dikenal sebagai tahap penentu laju (rate determining step, RDS) atau tahap pembatas laju (rate-limiting step). Untuk mekanisme reaksi yang diberikan, prediksi dari persamaan laju yang sesuai (untuk perbandingan dengan hukum laju eksperimental) sering disederhanakan dengan menggunakan perkiraan tahap penentu laju ini. Konsep tahap penentu laju sangat penting untuk optimalisasi dan pemahaman banyak proses kimia seperti katalisis dan pembakaran. (in) In chemical kinetics, the overall rate of a reaction is often approximately determined by the slowest step, known as the rate-determining step (RDS or RD-step or r/d step) or rate-limiting step. For a given reaction mechanism, the prediction of the corresponding rate equation (for comparison with the experimental rate law) is often simplified by using this approximation of the rate-determining step. The concept of the rate-determining step is very important to the optimization and understanding of many chemical processes such as catalysis and combustion. (en) 화학 속도론에서, 종종 전체 반응 속도는 대략적으로 가장 느린 단계인 속도 결정 단계(영어: Rate-determining step, RDS)나 속도 제한 단계(영어: rate-limiting step)에 의해 결정된다. 어떤 반응 메커니즘에서, 대응하는 반응 속도식 예측(실험적 반응 속도 법칙과 비교하기 위한 것)은 종종 속도 결정 단계로 근사하여 단순화 시킨다. 원칙적으로, 반응물과 생성물 농도의 시간 변화는 메커니즘의 각 반응에 대응하는 반응 속도식들로부터 결정된다. 하지만, 이 미분방정식들의 해석적 해를 구하는 것은 항상 쉽지만은 않고, 어떤 경우는 이 필요할 수 있다. 속도 결정 단계가 하나만 있다는 가정은 수학적 계산을 크게 단순화시킨다. 가장 간단한 경우는 첫 단계가 가장 느릴 때로, 전체 속도는 첫번째 단계의 속도이다. 또한, 속도 결정 단계가 하나 뿐인 메커니즘의 반응 속도식은 메커니즘과의 관계와 속도 결정 단계가 명백한 단순한 수학적 형태를 가진다. 올바른 속도 결정 단계는 아래의 NO2와 CO의 예시처럼 각 단계를 지정해 반응 속도 법칙을 예측하고 실험적 법칙의 다른 예측과 비교해서 확인할 수 있다. (ko) O passo determinante de taxa ou etapa determinante de taxa é um termo em química para o mais lento em uma reação química. O passo determinante de taxa é frequentemente comparado ao gargalo de um funil; a taxa na qual um líquido flui através do funil é determiando pelo diâmetro do gargalo, não pela velocidade é colocada nele. Similarmente, a taxa de reação depende da taxa do mais lento passo. 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