Wykład - Szybkość reakcji chemicznej - definicja

Nasza ocena:

3
Pobrań: 70
Wyświetleń: 560
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Wykład - Szybkość reakcji chemicznej - definicja - strona 1 Wykład - Szybkość reakcji chemicznej - definicja - strona 2 Wykład - Szybkość reakcji chemicznej - definicja - strona 3

Fragment notatki:

WYKŁAD 9_2
Kinetyka chemiczna
1. Szybkość reakcji chemicznej - definicja
aA + bB → cC + dD
− dn A
− dn B
+ dn C
+ dn A
r=
=
=
=
a ∗ V ∗ dτ b ∗ V ∗ dτ c ∗ V ∗ dτ d ∗ V ∗ dτ
dn i
gdzie νi to współczynnik stechiometryczny dodatni albo ujemny.
r=
ν i ∗ v ∗ dτ
2. Równanie kinetyczne ( empiryczne ).
r = k ∗ c α ∗ cβ
A
B
α - rząd reakcji względem substratu A,
β - - rząd reakcji względem substratu B,
α+β - całkowity rząd reakcji
Przykłady
Równanie reakcji to
stechiometria, bilans, proporcje
2 N 2O5 → 4 NO 2 + O 2
w fazie gazowej lub ciekłej
CH 3COCH 3 + J 2 → CH 3COCH 2 J + HJ
w roztworze ciekłym

3ClO − → ClO 3 + 2Cl −
CO + Cl 2 → COCl 2
H 2 + Br2 → 2HBr
Równanie kinetyczne to empiryczna funkcja określająca,
od „czyjego” stęŜenia
i w jaki sposób zaleŜy szybkość reakcji
− d[ N 2 O 5 ]
− dc A
= k ∗ c1
= k ∗ [ N 2 O5 ] lub
A


reakcja I-go rzędu
k – stała szybkości reakcji niezaleŜna od stęŜenia,
zaleŜna od temperatury
− dc A
= k ∗ c1 reakcja I-go rzędu
A

Szybkość reakcji nie zaleŜy od [J2].
Powolna enolizacja acetonu limituje pobór jodu.
− dc A
= k ∗ c 2 reakcja II-go rzędu
A

+ d[COCl 2 ]
= k ∗ [CO] ∗ [Cl 2 ]3 / 2

3 5
reakcja rzędu 2,5 bo 1 + = = 2,5
2 2
+ d[HBr]
[H ] ∗ [Br2 ]0,5
=k∗ 2
[HBr]

1 + k '∗
[Br2 ]
Nie ma tutaj sensu proste pojęcie rzędu reakcji, bo zbyt
skomplikowane jest równanie kinetyczne
3. Reakcje bywają albo proste (elementarne ), albo złoŜone.
H 2 + J 2 → 2HJ sumarycznie, a
detalicznie:
H 2 + Br2 → 2HBr sumarycznie, a
detalicznie:
Br2 → Br ∗ + Br∗
Br ∗ + H 2 → HBr + H ∗
H ∗ + Br2 → HBr + Br ∗ i.t.d.
reakcja łańcuchowa rodnikowa

3ClO − → ClO3 + 2Cl −
sumarycznie, a detalicznie:
ClO − + ClO − → ClO − + Cl −
2

ClO − + ClO − → ClO3 + Cl −
2
Równanie stechiometryczne jest tylko bilansem całościowym. Detaliczny przebieg zjawisk w skali mikro oddaje
MECHANIZM REAKCJI. Jest to wykaz reakcji chemicznych (etapów) składających się na proces.
Opracowanie: dr inŜ. B. Andruszkiewicz
1
4. Cząsteczkowość reakcji elementarnych to ilość cząsteczek, których równoczesne spotkanie się jest niezbędne
do zajścia tej konkretnej elementarnej reakcji. Przykłady:
reakcja elementarna H 2 + J 2 → 2HJ jest dwucząsteczkowa,
reakcja elementarna Br2 → Br ∗ + Br∗ jest jednocząsteczkowa,
Bywają bardzo rzadkie reakcje trójcząsteczkowe (brak mi na razie pewnego przykładu).
5. Równania kinetyczne dla reakcji I-go, II-go i III-go rzędu.
τ1/2
Przykład
s-1
ln 2
k
SO 2Cl 2 →
1 1

=k∗τ
c c0
m3
∗ s −1
mol
1
c0 k
3ClO − →
II
1
b(a − x )
ln
=k∗τ
a − b a (b − x )
m3
∗ s −1
mol
1
m6
III
Równanie
scałkowane
c
ln 0 = k ∗ τ
c
− dc
= k ∗ c2

dx
= k ∗ (a − x ) ∗ (b − x )

I
Równanie
kinetyczne
− dc
= k ∗c

− dc
= k ∗ c3

c
2

1
2
c0
= 2k ∗ τ
dx
= k ∗ (a − x )2 ∗ (b − x ) pomijam, złoŜone

wyraŜenie
Jednostki
k
mol2
m6
mol
2
Wykres
liniowy
∗ s −1
∗ s −1
Za wyjątkiem reakcji I-go rzędu połówkowy czas reakcji wyraŜa się wzorem τ1 / 2 =
→ SO 2 + Cl 2

→ ClO3 + 2Cl −
C4H9Br + NaOC2H5 →
→ C4H9OC2H5 + NaBr
-
3

(…)

… być
skuteczne.
Teoria kompleksu aktywnego (Eyring, Evans, Polany 1935)–dla reakcji dwucząsteczkowych elementarnych
- mapa energetyczna układu reagującego
postać równania Arrheniusa: ln
Dwa typy diagramów energetycznych - dla reakcji endotermicznej i egzotermicznej.
KATALIZATOR powoduje obniŜenie energii aktywacji, nie zmienia stanu równowagi.
Opracowanie: dr inŜ. B. Andruszkiewicz
7

… ) + k 2 (a − x ) ⇒
= (k1 + k 2 ) ∗ (a − x ) ⇒
= (k1 + k 2 )dτ
dτ  dτ 1  dτ  2


a−x
ln
x
k
a
= (k 1 + k 2 ) ∗ τ ; z podzielenia stronami równań dla dwu reakcji otrzymujemy 1 = 1
x2 k2
a−x
9. Równanie Arrheniusa – zaleŜność k od temperatury.
k = A ∗ e −Ea / RT gdzie
k – stała szybkości reakcji (jakiejkolwiek)
A – czynnik przedwykładniczy
Ea – energia aktywacji – dodatnia liczba w kJ/mol…
... zobacz całą notatkę

Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz