KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
REAKCJE
REAKCJE
HOMOGENICZNE
HOMOGENICZNE
JEDNORODNE
JEDNORODNE
HETEROGENICZNE
HETEROGENICZNE
NIEJEDNORODNE
NIEJEDNORODNE
SZYBKOŚĆ REAKCJI
SZYBKOŚĆ REAKCJI
homogenicznej zachodzącej w
homogenicznej zachodzącej w
stałej objętości
stałej objętości
:
:
dt
dc
1
v
i
i
v
-
s
z
y
b
k
o
ś
ć
r
e
a
k
c
j
i
[
m
o
l
L
-
1
s
-
1
]
,
[
m
o
l
L
-
1
m
i
n
-
1
]
,
[
m
o
l
L
-
1
h
-
1
]
,
i
c
-
c
h
w
i
l
o
w
e
s
t
ę
ż
e
n
i
e
i
-
t
e
g
o
r
e
a
g
e
n
t
a
[
m
o
l
L
-
1
]
,
i
-
w
s
p
ó
ł
c
z
y
n
n
i
k
s
t
e
c
h
i
o
m
e
t
r
y
c
z
n
y
i
-
t
e
g
o
r
e
a
g
e
n
t
a
,
„
+
”
-
p
r
o
d
u
k
t
,
„
-
„
-
s
u
b
s
t
r
a
t
t
-
c
z
a
s
[
s
-
1
]
,
[
m
i
n
-
1
]
,
[
h
-
1
]
,
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
dt
dc
v
i
Jeżeli
Jeżeli
i
i
= 1:
= 1:
]
i
[
c
i
Przykład:
Przykład:
2 N
2 N
2
2
O
O
5
5
4 NO
4 NO
2
2
+ O
+ O
2
2
dt
]
O
[
d
dt
]
NO
[
d
4
1
dt
]
O
N
[
d
2
1
v
2
2
5
2
SZYBKOŚĆ REAKCJI
SZYBKOŚĆ REAKCJI
• rodzaj reakcji
•
stężenie
reagentów
• temperatura
• katalizatory
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
SZYBKOŚĆ REAKCJI
SZYBKOŚĆ REAKCJI
homogenicznej jeżeli objętość
homogenicznej jeżeli objętość
reagującego układu nie pozostaje stała:
reagującego układu nie pozostaje stała:
dt
dV
V
c
dt
dc
1
dt
)
V
c
(
d
V
1
v
i
i
i
i
i
SZYBKOŚĆ
KATALITYCZNYCH
REAKCJI
SZYBKOŚĆ
KATALITYCZNYCH
REAKCJI
HETEROGENICZNYCH
HETEROGENICZNYCH
- liczbę moli substancji reagującej w czasie dt odnosi się (zwykle)
- liczbę moli substancji reagującej w czasie dt odnosi się (zwykle)
do
do
jednostki powierzchni, na której przebiega reakcja.
jednostki powierzchni, na której przebiega reakcja.
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
dt
dc
v
chwilowa szybkość
reakcji
stężenie
substrat
u
[mol L
-1
]
czas [h]
tg
v
t
stężenie
produktu
[mol L
-1
]
czas [h]
tg
v
t
t
c
v
średnia
szybkość
reakcji w przedziale
czasu
2
1
t
,
t
1
2
1
2
t
t
c
c
v
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
i
c
f
v
a A + b B
a A + b B
c C + d D
c C + d D
RÓWNANIE KINETYCZNE
RÓWNANIE KINETYCZNE
(postać ogólna):
(postać ogólna):
...
c
c
c
k
v
C
B
A
k – STAŁA SZYBKOŚCI REAKCJI –
k – STAŁA SZYBKOŚCI REAKCJI –
współczynnik proporcjonalności
współczynnik proporcjonalności
miedzy szybkością reakcji a iloczynem stężeń reagentów (stężeniem
miedzy szybkością reakcji a iloczynem stężeń reagentów (stężeniem
reagenta) w równaniu kinetycznym.
reagenta) w równaniu kinetycznym.
k = v
k = v
gdy c
gdy c
A
A
, c
, c
B
B
, ...= 1 mol L
, ...= 1 mol L
-1
-1
Wartość k zależy od temperatury.
Wartość k zależy od temperatury.
...
n
n – RZĄD REAKCJI –
n – RZĄD REAKCJI –
suma wykładników potęgowych w równaniu
suma wykładników potęgowych w równaniu
kinetycznym
kinetycznym
3
,
0
n
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
Przykłady:
Przykłady:
(1) 2 N
(1) 2 N
2
2
O
O
5
5
4 NO
4 NO
2
2
+ O
+ O
2
2
(w fazie gazowej lub w
(w fazie gazowej lub w
roztworze)
roztworze)
5
2
5
2
O
N
k
dt
O
N
d
2
1
v
n =
n =
1
1
(2) (C
(2) (C
2
2
H
H
5
5
)
)
3
3
N + C
N + C
2
2
H
H
5
5
I
I
(C
(C
2
2
H
H
5
5
)
)
4
4
NI
NI
(w roztworze)
(w roztworze)
I
H
C
N
H
C
k
dt
I
H
C
d
v
5
2
3
5
2
5
2
n =
n =
2
2
(3) CO + Cl
(3) CO + Cl
2
2
COCl
COCl
2
2
2
3
2
2
Cl
CO
k
dt
COCl
d
v
n =
n =
5
5
/
/
2
2
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
CZĄSTECZKOWOŚĆ (MOLEKULARNOŚĆ) REAKCJI
CZĄSTECZKOWOŚĆ (MOLEKULARNOŚĆ) REAKCJI
liczba cząsteczek (albo atomów, rodników, jonów) biorących udział w reakcji
elementarnej
REAKCJE
:
• jednocząsteczkowe (monomolekularne)
reakcje izomeryzacji, np. CH
2
H
2
C CH
2
reakcje rozkładu termicznego, np.
C
2
H
5
Br C
2
H
4
+ HBr
• dwucząsteczkowe (bimolekularne)
np.
CH
3
COOC
2
H
5
+ NaOH CH
3
COONa +
C
2
H
5
OH
• trójcząsteczkowe (trimolekularne)
procesy rekombinacji dwu atomów lub małych
rodników, np.
H + H + M H
2
+
M
CH
3
CH= CH
2
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
cząsteczkowość = rząd
reakcji
H
2
+ I
2
= 2HI
reakcja dwucząsteczkowa
n = 2
2
2
I
H
k
dt
HI
d
cząsteczkowość rząd
reakcji
CH
3
COCH
3
+ I
2
= CH
3
COCH
2
I +
HI
reakcja dwucząsteczkowa
n = 1
3
3
3
3
COCH
CH
k
dt
COCH
CH
d
REAKCJE
:
• pseudojednocząsteczkowe –
jedna z reagujących substancji
występuje w tak dużym nadmiarze, że jej stężenie praktycznie nie ulega
zmianie w czasie reakcji
np. hydroliza octanu etylu w środowisku kwaśnym
CH
3
COOC
2
H
5
+ H
2
O CH
3
COOH + C
2
H
5
OH
H
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
RZĄD REAKCJI
–
–
wielkość empiryczna wyznaczana na podstawie
doświadczalnego równania kinetycznego.
CZĄSTECZKOWOŚĆ
REAKCJI
–
–
odnosi
się
do
reakcji
elementarnych
postulowanych
jako
poszczególne
etapy
mechanizmu reakcji.
PARAMETRY KINETYCZNE
PARAMETRY KINETYCZNE
STAŁA SZYBKOŚCI REAKCJI -
STAŁA SZYBKOŚCI REAKCJI -
k
k
OKRES PÓŁTRWANIA (OKRES POŁOWICZNEJ PRZEMIANY) –
OKRES PÓŁTRWANIA (OKRES POŁOWICZNEJ PRZEMIANY) –
t
t
0.5
0.5
t
t
1/2
1/2
-czas po upływie którego przereagowuje połowa początkowej
ilości
substratu.
c
2
1
c
t
czasie
po
,
0.5
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA REAKCJI RZĘDU ZEROWEGO
KINETYKA REAKCJI RZĘDU ZEROWEGO
k
c
k
v
0
v
c
v
t
c
o
-
początkowe stężenie substratu , [molL
-1
], [mg L
-1
], [mg mL
-1
],
c
-
stężenie substratu po czasie t, [molL
-1
], [mg L
-1
], [mg mL
-1
],
t
k
c
-
c
dt
k
dc
dt
k
dc
k
dt
dc
c
c
t
0
t
t
k
c
c
c
c
o
t
k
-
a
tg
2k
c
t
5
.
0
n = 0
t
c
-
c
k
]
s
L
ol
m
[
],
min
L
ol
m
[
],
h
L
mol
[
k
1
-
1
-
1
-
1
-
1
-
1
-
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA REAKCJI RZĘDU PIERWSZEGO
KINETYKA REAKCJI RZĘDU PIERWSZEGO
c
k
v
k
2
ln
t
5
.
0
n = 1
t
k
e
c
c
ln
c
ln c
o
t
k
-
a
tg
t
c
c
o
c
c
ln
t
1
k
]
s
[
,
]
[min
],
h
[
k
1
1
-
1
-
t
k
c
ln
-
c
ln
dt
k
dc
c
1
dt
k
c
dc
c
k
dt
dc
c
c
t
0
t
t
k
c
ln
c
ln
c
o
-
początkowe stężenie substratu , [molL
-1
], [mg L
-1
], [mg mL
-1
],
c
-
stężenie substratu po czasie t, [molL
-1
], [mg L
-1
], [mg mL
-1
],
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA REAKCJI RZĘDU DRUGIEGO
KINETYKA REAKCJI RZĘDU DRUGIEGO
n = 2
B
A
c
c
k
v
2
c
k
v
c
t
k
1
c
c
c
k
1
t
0.5
c
c
c
c
t
1
k
]
s
mol
L
[
],
min
mol
L
[
],
h
mol
L
[
k
1
-
1
-
1
-
1
-
1
-
1
-
k
a
tg
t
c
1
c
1
t
k
c
1
c
1
t
k
c
1
c
1
dt
k
dc
c
1
dt
k
c
dc
c
k
dt
dc
c
c
t
0
t
2
2
2
2
c
k
v
c
o
-
początkowe stężenie substratu , [molL
-1
], [mg L
-1
], [mg mL
-1
],
c
-
stężenie substratu po czasie t, [molL
-1
], [mg L
-1
], [mg mL
-1
],
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
METODY WYZNACZANIA RZĘDU REAKCJI
METODY WYZNACZANIA RZĘDU REAKCJI
•
różnicowa van’t Hoffa
•
podstawiania
wartości
stężeń
reagenta
oznaczonych w czasie trwania reakcji do
wzoru na stałą szybkości (danego rzędu)
•
graficzna
•
całkowa Ostwalda i Zawidzkiego
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
(1) Metoda
podstawiania wartości stężeń reagenta oznaczonych
w czasie
trwania reakcji do wzoru na stałą szybkości (danego rzędu)
t
o
t
1
t
2
t
3
t
4
...
c
o
c
1
c
2
c
3
c
4
...
n = 0
n = 1
n = 2
...
k
k
k
k
t
t
c
c
t
t
c
c
t
t
c
c
t
t
c
c
x
x
2
3
3
2
1
2
2
1
1
1
t
c
-
c
k
c
c
ln
t
1
k
...
ln
t
t
1
k
ln
t
t
1
k
ln
t
t
1
k
ln
t
t
1
k
x
c
c
x
3
c
2
c
2
3
2
c
1
c
1
2
1
c
c
1
...
t
t
1
k
t
t
1
k
t
t
1
k
t
t
1
k
x
c
c
x
c
c
x
3
c
2
c
3
c
2
c
2
3
2
c
1
c
2
c
1
c
1
2
1
c
c
1
c
c
1
stężenie
substratu
k =
const
k =
const
k =
const
c
c
c
c
t
1
k
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
(2)
Metoda
graficzna
t
o
t
1
t
2
t
3
t
4
...
c
o
c
1
c
2
c
3
c
4
...
n = 0
n = 1
n = 2
c
1
t
c
1
k
a
tg
ln
c
ln c
o
t
k
-
a
tg
c
c
o
t
k
-
a
tg
t
k
c
c
t
k
c
ln
c
ln
t
k
c
1
c
1
stężenie
substratu
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA CHEMICZNA
(3)
Metoda
całkowa Ostwalda i Zawidzkiego
1
n
)
1
(
)
2
(
)
2
(
5
.
0
)
1
(
5
.
0
c
c
t
t
)
1
(
)
2
(
)
2
(
5
.
0
)
1
(
5
.
0
c
log
c
log
t
log
t
log
1
n
(4)
Metoda
różnicowa van’t Hoffa
n
)
2
(
)
1
(
)
2
(
0
)
1
(
0
c
c
v
v
)
2
(
)
1
(
)
2
(
0
)
1
(
0
c
log
c
log
v
log
v
log
n