Wyk

łady z chemii

dla studentów Wydzia

łu Inżynierii Lądowej i Geodezji

Wojskowej Akademii Technicznej

Prowadz

ący:

Dr hab. in

ż. Andrzej Sadkowski, profesor W.A.T.

Wydzia

ł Nowych Technologii i Chemii.

[e-mail]

Wyk

ład 9.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

2

Kinetyka chemiczna: Badanie szybko

ści reakcji chemicznych.

Wyobra

źmy sobie reakcję:

A + 2 B -> 3 C + D

Szybko

ść tej reakcji możemy zdefiniować śledząc stężenie dowolnego

reagenta (substratu: A, B lub produktu: C, D).

v



dD

dt



1

3



dC

dt

 

dA

dt

 

1

2



dB

dt

ν

j

= -1, -2, 3, 1 = wspó

łczynniki

stechiometryczne substancji reaguj

ących.



j



n

j



n

j

0



j

v



1

V



d



dt

ξ

j

- post

ęp reakcji; n

j

– liczba

moli sk

ładnika j. n

j

0

–

pocz

ątkowa liczba moli skł. j.

V – obj

ętość. v – szybkość

(sumaryczna) reakcji.

A, B, C, D – st

ężenia molowe [mol dm

-3

].

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

3

Spadek st

ężenia w czasie reagenta

A dla ma

łej wartości stałej szybkości

i du

żej wartości stałej szybkości.

Równanie kinetyczne:

v = k (c – c

0

)

kinetyka I rz

ędu reakcji

nieodwracalnej.

k – sta

ła szybkości; c, c

0

– st

ężenia molowe reagenta aktualne i w stanie

równowagi.

V = k c

A

c

B

równanie kinetyczne II rz

ędu ze stałą szybkości II rzędu

(oznaczenia sta

łej są takie same dla różnych rzędów szybkości).

Spadek st

ężenia dla r-nia I rzędu z

dobrym mieszaniem. Z nachylenia

wyznaczamy sta

łą szybkości k

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

4

Zale

żność zmian stężenia substratu A od czasu dla wolnej i szybkiej reakcji i

dla sta

łych szybkości I i II rzędu (z lewej).

v



k c

A



k

'

c

B

Szybko

ść reakcji A - > B I rzędu odwracalnej, tj. z udziałem „wstecznej”

reakcji produktu: B - > A (z prawej).

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

Szybko

ść reakcji wzrasta ze wzrostem temperatury:

Równanie kinetyczne I rz

ędu reakcji

nieodwracalnej ma najprostsza posta

ć:

Po jego sca

łkowaniu (t = 0, A = A

0 –

st

ężenie początkowe) dostajemy:

A



A

0



e



k t

Równanie Arrheniusa

(dwie postaci):

ln

k

 ln

A



E

a

R T

k



A e



Ea

R T

Zale

żność stałej szybkości k od temperatury T.

E

a

– energia aktywacji; A cz

ęstotliwość zderzeń; R – stała gazowa.

dA

dt

 

k A

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

6

Sposób wyznaczania energii
aktywacji i cz

ęstotliwości zderzeń

z równania Arrheniusa (teoria)

A tak to wygl

ąda dla danych

do

świadczalnych szybkość

dysocjacji aldehydu octowego w
zakresie temperatur 700K – 1000K.

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/

7

Obja

śnienie znaczenia energii aktywacji – bariery energetycznej, jaką

cz

ąsteczki substratu muszą pokonać, by stać się produktem. Na osi

poziomej tzw. wspó

łrzędna reakcji (np. odległość między

cz

ąsteczkami reagującymi).

PDF stworzony przez wersj

ę demonstracyjną pdfFactory Pro

www.pdffactory.pl/