reakcje - inż. materiałowa

1

Treść wykładu

1.        Rola chemii we współczesnym życiu. Podstawowe prawa i definicje.
Nazewnictwo chemiczne.
2.        Występowanie pierwiastków we wszechświecie. Układ okresowy
pierwiastków – budowa i właściwości.
3.        Atomy, cząsteczki i jony. Budowa atomu.
4.        Gramoatom, mol, objętość molowa gazów. Elektroujemność

pierwiastków.

5.        Wiązania chemiczne.
6.        Chemia metali. Pierwiastki niemetaliczne i ich związki
7.        Charakterystyka stanów materii.

8.        Warunki przebiegu reakcji chemicznych. Katalizatory. Procesy

odwracalne.

Równowaga chemiczna.

9.        Właściwości fizyczne roztworów. Roztwory wodne. Roztwory związków
jonowych. Dysocjacja elektrolityczna. Pojęcie pH.

10.     Związki nieorganiczne. Kwasy i zasady.
11.     Związki organiczne i ich nomenklatura.
12.     Podstawy chemii organicznej. Właściwości fizyczne i chemiczne

polimerów.

13.     Podstawowe zagadnienia z technologii chemicznej. Źródła energii.
14.     Organiczne i nieorganiczne materiały dla przemysłu.
15.     Woda jako medium stosowane do celów komunalnych i przemysłowych.
Jonity. Wybrane zagadnienia z chemii technicznej

reakcje - inż. materiałowa

2

Potencjał termodynamiczny

G = H - TS

G - pot. termodynamiczny (Energia użyteczna

reakcji)

S - zmiana entropii,

T - temperatura
TS - to energia „nieużyteczna”

H - całkowita zmiana energii

G 0 -

proces samorzutny

(tj. zwiększenie G

określonego wartością ujemną) tj. H  0

G= 0 -

proces w równowadze

G 0 -

proces wymuszony lub niemożliwy

reakcje - inż. materiałowa

3

Typy reakcji chemicznych

Reakcja chemiczna

jest to przemiana zachodząca na

zewnętrznych powłokach uczestniczących atomów.
Prowadzi zazwyczaj do powstania nowego związku
chemicznego.

Podział ogólny

SYNTEZA

A+B = AB

ANALIZA

AB = A+B

WYMIANA

A+BC = AC + B

AB+CD = AD + CB

Podział pod względem efektu energetycznego

-reakcje

egzotermiczne

(z wydzieleniem energii)

-reakcje

endotermiczn.

W chemii organicznej wyróżnia się jeszcze kilka innych

typów reakcji.

reakcje - inż. materiałowa

4

Kierunek przebiegu reakcji wyznacza zysk

energii.

A + B  C + D + energia

Szybkość reakcii chemicznych

Szybkość reakcji zależy od:

– szansy zderzenia

– czynnika sterycznego

– energii aktywacji

V =

reakcje - inż. materiałowa

5

Energetyczne aspekty reakcjii

G = G – G*

K* - stała

równowagi dla
kompleksu
aktywnego

reakcje - inż. materiałowa

6

Szansa zderzenia

Wpływ stężenia:

(a)

A+B AB

k - stała szybkości reakcji

(b)

2A + B = A

2

B

(c) uogólnienie:

mA + nB + pC  produkty

V =

 d AB

dt

[

]

= k [AB]

V = k[A]

2

[B]

V = k[A]

m

[B]

n

[C]

p

reakcje - inż. materiałowa

7

Wpływ czynników zewnętrznych

Temperatura

Reguła van’t Hoffa
t = 0

o

v

t = 50o 32v 2

5

Ciśnienie

Ma znaczenie w

reakcjach w fazie
gazowej.

Wzrost temperatury o

każde 10

o

zwiększa

szybkość reakcji od 2 do

3 razy

v

t

reakcje - inż. materiałowa

8

Kataliza

to ogólnie sposób zmniejszania lub

zwiększania szybkości reakcji chemicznej

przez wprowadzenie innej substancji.

Przy wysokiej energii

aktywacji reakcja

przebiega z trudem, a

podwyższenie

temperatury, tak by

osiągnąć Ea powoduje

rozkład produktu AB

Typy katalizatorów

:

Homogeniczne, heterogeniczne
Biochemiczne
Inhibitory, stabilizatory, konserwant y

reakcje - inż. materiałowa

9

reakcje - inż. materiałowa

10

Reakcje odwracalne

Prawo działania mas:

W stanie równowagi chemicznej stosunek iloczynu

stężeń substancji reagujących w jednym kierunku do
iloczynu stężeń ciał reagujących w kierunku
przeciwnym jest w danej temperaturze wielkością
stałą

k

k

K

AB

A B

1

2

 

[

]

[ ][ ]

k

produkty

substraty



A + B



AB + Q

A + B

K

1

 



AB + Q

v

1

= k

1

[A][B]

AB

K

2

 





A + B - Q

v

1

= k

2

[AB]

v

1

= v

2

reakcje - inż. materiałowa

11

Reguła przekory

reakcje - inż. materiałowa

12

reakcje - inż. materiałowa

13

reakcje - inż. materiałowa

14