Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
S + O2 = SO2
A + B = AB
Zn + S = ZnS
4Al + 3O2 = 2Al2O3
CaCO3 = CaO + CO2
C = A + B
2HgO = 2Hg + O2
2Fe(OH)2 = Fe2O3 + 3H2O
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
AB + C = AC + B
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2
AB + CD = AD + CB
2NaNO3 + CaCl2 = 2NaCl + Ca(NO3)2
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
AB + CD = ADo + CB
AgNO3 + KCl = AgClo + KNO3
AOH + HB = AB + H2O
KOH + HCl = KCl + H2O
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Jeżeli w trakcie reakcji chemicznej dochodzi do zmian
stopni utlenienia pierwiastków to mówimy, że reakcja jest
reakcją utleniania i redukcji lub reakcją redoks.
0 +� V +� III +� II
Fe+� 4H N O3 =� Fe NO3 3 +� NO+�2H2O
(� )�
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ZASADY OKREŚLANIA STOPNIA UTLENIENIA
1. Stopień utlenienia pierwiastka w stanie wolnym równy jest zero.
00
Fe Ca
2. Fluor we wszystkich swych połączeniach występuje na -I stopniu
utlenienia.
-�I
F
3. Stopień utlenienia litowców równy jest I, a berylowców II,
(metale przyjmują dodatnie stopnie utlenienia).
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ZASADY OKREŚLANIA STOPNIA UTLENIENIA (c.d.)
4. Wodór przyjmuje w swych związkach stopień utlenienia równy I, z
wyjątkiem wodorków litowców i berylowców, gdzie stopień
utlenienia wynosi -I.
I -�I I -�I II -�I
HCl Li H Ca H2
5. Tlen w połączeniach ma stopień utlenienia -II. Wyjątki stanowią:
fluorek tlenu OF2, w którym tlen ma stopień utlenienia II, nadtlenki
np. H2O2, Na2O2, BaO2, w których stopień utlenienia tlenu wynosi  I i
ponadtlenki, gdzie stopień utlenienia tlenu wynosi -1/2.
1
-�
-�II II -�I
2
H2 O OF2 H2 O2 Na O2
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ZASADY OKREŚLANIA STOPNIA UTLENIENIA (c.d.)
6. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów wchodzących w
skład cząsteczki wynosi zero.
I V -�II
(+1) + (+5) + 3�(-2) = 0
H N O3
7. Suma stopni utlenienia wszystkich atomów wchodzących w
skład jonu złożonego równa jest ładunkowi jonu.
ładunek jonu
2-�
VI -�II
(+6) + 4�(-2) = -2
SO
4
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
KOLEJNOŚĆ CZYNNOŚCI PRZY ZAPISYWANIU
RÓWNAC
REAKCJI CHEMICZNYCH
Równanie reakcji jest sumarycznym zapisem reakcji chemicznej
i określa jakie substancje wchodzą w reakcję i jakie są
produktami reakcji oraz stosunki ilościowe między substratami
1. Prawidłowe zapisanie wzorów substancji
2. Prawidłowe przewidywanie produktów reakcji
3. Uzupełnienie współczynników reakcji
Zapis reakcji może być cząsteczkowy, jonowo-cząsteczkowy
lub jonowy.
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
..zapisując reakcje chemiczne w sposób uzgodniony
musimy pamiętać, że:
Liczba atomów danego pierwiastka po lewej stronie równania
musi być taka sama jak liczba atomów tego pierwiastka po
prawej stronie równania
PRAWO ZACHOWANIA
PIERWIASTKA
Dodatkowo, dla reakcji z wymianą elektronów (czyli redoks):
Liczba elektronów oddawanych przez atomy (jony) musi taka
sama jak liczba elektronów pobieranych przez inne atomy
(jony)
PRAWO ZACHOWANIA
A
ADUNKU
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Uzgadnianie równań reakcji utleniania i redukcji
I -�I I VI -� II 0 IV -� II I -� II
HBr +� H2 S O4 �� Br2 +� S O2 +� H2 O
bilans elektronów:
-� I0
-� I0
2Br -� 2e-� =� Br2
2
Br -�1e-� =� Br
VI IV
VI IV
S +� 2e-� =� S
1
S +� 2e-� =� S
2HBr +� H2 SO4 =� Br2 +� SO2 +� 2H2 O
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Uzgadnianie równań reakcji utleniania i redukcji
HBr + H2SO4 �� Br2 + SO2 + H2O
I -�I I VI -� II 0 IV -� II I -� II
HBr +� H2 S O4 �� Br2 +� S O2 +� H2 O
bilans elektronów:
-� I0
-� I0
2Br -� 2e-� =� Br2
2
Br -�1e-� =� Br
VI IV
VI IV
S +� 2e-� =� S
1
S +� 2e-� =� S
2HBr +� H2 SO4 =� Br2 +� SO2 +� 2H2 O
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Uzgadnianie równań reakcji utleniania i redukcji
HClO3 + HCl = Cl2 + H2O
I V -�II I -�I 0 I -�II
HClO3 +� HCl ��Cl2 +� H2 O
V 0
Cl +�5e-� =�Cl
1
-�I 0
5
Cl -� e-� =�Cl
I V -�II I -�I 0 I -�II
HClO3 +�5HCl ��3Cl2 +� 3H2 O
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ciepło Q
S + O2 = SO2
reakcja egzotermiczna
CaCO3 = CaO + CO2
reakcja endotermiczna
ciepło Q
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Dział chemii fizycznej zajmujący się opisem wpływu różnych
czynników na szybkość reakcji chemicznych to...
KINETYKA CHEMICZNA
KINETYKA REAKCJI KINETYKA REAKCJI
HOMOGENICZNYCH HETEROGENICZNYCH
układy jednofazowe układy wielofazowe
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Reakcje chemiczne w układach homogenicznych
+
=
t = 0 t > 0
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Reakcje chemiczne w układach heterogenicznych
+
=
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
..kolejne fazy reakcji heterogenicznej...
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
O tym czy zaobserwujemy zachodzenie MOŻLIWEJ reakcji,
decyduje SZYBKOŚĆ z jaką reakcja zachodzi.
SZYBKOŚCI
reakcji chemicznych zajmuje się dział
chemii ogólnej (fizycznej) nazywany
KINETYK
REAKCJI CHEMICZNYCH
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
DEFINICJA SZYBKOŚCI REAKCJI CHEMICZNEJ (2)
2H2 + O2 = 2H2O
H2O
dnH dnO dnH O
1 1
2 2 2
v =� -� =� -� =�
2 dt dt 2 dt
H2
O2
czas
tk
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
liczba moli
Szybkość reakcji chemicznych
1S1 +� 2S2 +� 3S3 +� ...... �� produkty
Doświadczenie wykazało, że szybkość reakcji bardzo często
można przedstawić empirycznym równaniem kinetycznym:
a� b� g�
r =� kcS cS cS ...
1 2 3
a�, b�, g�  rzędy reakcji względem substratów S1, S2, S3.....
n = a� + b� + g� + ...... całkowity rząd reakcji
k  stała szybkości reakcji
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Dlaczego szybkość reakcji chemicznych jest proporcjonalna
do stężeń reagentów?
Aby reakcja A + B d C mogła zajść, atomy (cząsteczki) A i B
muszą wejść w kontakt (zderzyć się). Czym więcej zderzeń w
jednostce czasu, tym reakcja powinna biec szybciej.
...w którym naczyniu będzie więcej zderzeń?
I
II
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
atom (cząsteczka) A
atom (cząsteczka) B
cI <�cII cI <�cII
A A B B
W II naczyniu zderzeń będzie więcej, zatem reakcja
przebiegnie szybciej. Jednocześnie w II naczyniu stężenia
substratów A i B są większe, zatem szybkość reakcji powinna
rosnąć ze wzrostem stężenia substratów
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
a� b� g�
r =� kcS cS cS ...
Rzędy reakcji chemicznych
1 2 3
całkowity rząd reakcji: n = a� + b� + g� + ......
0 � n � 3 0 � a�, b�, g� � 3
n = 0  bardzo rzadko
n = 1,2  często
n = 3  rzadko
n = p/q - rzadko
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Rzędy reakcji chemicznych - przykłady
rząd reakcja równanie kinetyczne
r =� k
0 N2O = N2 + 0,5O2
r =�kcN O5
1 N2O5 = 2NO2 + 0,5O2
2
2 H2 + I2 = 2HI r =�kcH cI
2 2
3 2NO + O2 = 2NO2 r =�kc2 cO
NO
2
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Cząsteczkowość reakcji chemicznych
Liczbę cząsteczek biorących udział w elementarnym etapie
reakcji nazywamy CZ
STECZKOWOŚCI
REAKCJI.
Dawniej utożsamiano pojecie rzędu reakcji z
cząsteczkowością.
rozważmy reakcję:
2N2O5 = 2N2O4 + O2
Można oczekiwać, że na to by zaszła taka reakcja potrzeba
aby zderzyły się dwie cząsteczki N2O5 (reakcja
dwucząsteczkowa), a zatem jej szybkość powinna być opisana
równaniem kinetycznym II rzędu:
dcN O5
2
=� -�kN O5c2
N2O5
2
dt
... dlaczego tak uważamy?
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
reakcję:
2N2O5 = 2N2O4 + O2
..można zapisać w formie:
N2O5 + N2O5 = 2N2O4 + O2
substraty
Szybkość reakcji jest wprost proporcjonalna do stężenia
substratów (nie widzimy powodów do podniesienia
stężeń do potęg innych niż 1)
dcN O5
2
=� -� kN O5cN O5cN O5 =� -�kN O5c2
N2O5
2 2 2 2
dt
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
dcN O5
2
Równanie kinetyczne:
=� -�kN O5c2
N2O5
2
dt
odpowiada mechanizmowi:
N2O5
N2O4
N2O5
4N 10O
2N2O5 = 2N2O4 + O2
N2O4
O2
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Doświadczenie wykazało, że szybkość tej reakcji odpowiada
równaniu I rzędu:
dcN O5
2
=� -�kN O5cN O5
2 2
dt
Jest to wynikiem złożonego mechanizmu tej reakcji:
N2O5 = N2O3 + O2 (reakcja wolna)
N2O3 = NO + NO2 (reakcja szybka)
NO + N2O5 = 3NO2 (reakcja szybka)
4NO2 = 2N2O4 (reakcja szybka)
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
I
IV
II III
N2O5
N2O4 + O2
I) N2O5 = N2O3 + O2 (reakcja wolna)
II) N2O3 = NO + NO2 (reakcja szybka)
III) NO + N2O5 = 3NO2 (reakcja szybka)
IV) 4NO2 = 2N2O4 (reakcja szybka)
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Jeżeli reakcja 2N2O5 = 2N2O4 + O2 przebiega etapami, które
następują po sobie (etapy następcze), to o obserwowanej
szybkości reakcji decyduje etap najwolniejszy:
N2O5 = N2O3 + O2
reakcja w tym etapie przebiega zgodnie z mechanizmem:
N2O5
N2O5
N2O3
N2O5
N2O5
reakcja jednocząsteczkowa
I rzędu
O2
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Zależność szybkości reakcji chemicznych od
temperatury (1)
Doświadczenia wskazały, że szybkość reakcji chemicznych
istotnie zależy od temperatury. Najczęściej szybkość reakcji
rośnie ze wzrostem temperatury.
1852-1911
Jacobus Van t Hoff
Przy wzroście temperatury o 10 K
szybkość reakcji wzrasta przeciętnie
2  4 razy
reguła Van t Hoffa
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
..wiemy, że szybkość reakcji r :
1S1 +� 2S2 +� 3S3 +� ...... �� produkty
można wyrazić jako:
a� b� g�
r =� kcS cS cS ...
1 2 3
stężenia substratów Si
stała szybkości k musi
bardzo słabo lub w ogóle
istotnie zależeć od
nie zależą od temperatury
temperatury, skoro szybkość
reakcji r silnie zależy od
temperatury
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Svante Arrhenius (Szwecja) w 1889
ustalił, że z bardzo dobrym
przybliżeniem zależność stałej
szybkości k od temperatury T można
wyrazić równaniem:
1859-1927
ln(k)
B
ln(k) =� A -�
T
tg(a�) = B
A, B  dodatnie stałe
a�
zależne od reagujących
substancji
T-1
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Zderzenia cząstek a szybkość reakcji chemicznej (1)
Aby reakcja A + B d C mogła zajść, atomy (cząsteczki) A i B
muszą wejść w kontakt (zderzyć się).
...możliwość I  zderzenie sprężyste
przed zderzeniem
B
A
B
po zderzeniu
A
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Zderzenia cząstek a szybkość reakcji chemicznej (2)
...możliwość II  zderzenie aktywne
kompleks
aktywny
przed zderzeniem
A
B
A B
C
nadmiar
energii
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Zderzenia cząstek a szybkość reakcji chemicznej (3)
Szybkość reakcji chemicznej powinna być proporcjonalna do
liczby zderzeń Nzd między cząsteczkami (atomami) substratów
r = k �Nzd
Ponieważ tylko ZDERZENIA AKTYWNE prowadzą do
reakcji, to dokładniej szybkość reakcji musi proporcjonalna do
liczby zderzeń aktywnych Nzd(akt) zachodzących w jednostce
czasu i jednostce objętości reagującego układu:
r = k  �Nzd(akt)
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Zderzenia cząstek a szybkość reakcji chemicznej (5)
O tym czy zderzenie cząsteczek A i B jest aktywne
decyduje całkowita energia EA i EB wniesiona przez
cząsteczki do układu jaki tworzą one w chwili zderzenia.
Istnieje pewna progowa wartość tej energii zwana
ENERGI
AKTYWACJI Ea, dla której spełnione jest:
zderzenie sprężyste
EA +� EB <�Ea
zderzenie aktywne
EA +� EB ł�Ea
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ENERGIA AKTYWACJI
A + B = C
(A + B)*
Ea
A + B
Esubstr
Q
C
Eprod
droga reakcji
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
energia
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Energia aktywacji jest swoistą barierą, którą muszą pokonać
cząsteczki substratów aby utworzyć produkty.
Gdyby udało się obniżyć energię aktywacji, to przy tych
samych stężeniach substratów i w tej samej temperaturze
reakcja przebiegałaby szybciej.
E2 < E1 r2 > r1
E1
E2
Możemy ten cel
A+B
osiągnąć stosując tzw.
KATALIZATORY
C
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
KATALIZA to zjawisko zmiany szybkości reakcji chemicznych
pod wpływem substancji zwanych KATALIZATORAMI
KATALIZA
HOMOGENICZNA HETEROGENICZNA
katalizator i substraty katalizator i substraty
tworzą jedną fazę występują w różnych fazach
DODATNIA szybkość
reakcji wzrasta
UJEMNA szybkość
reakcji maleje
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
KATALIZA JEDNOFAZOWA (homogeniczna)
Wprowadz
my do reagującego układu A + B = C
substancję K, która tworzy z A i B układ homogeniczny i ma
jedną z dwóch poniższych właściwości:
K
AK + B
+K
A + B C
+K
A + BK
K
Substancja K nie weszła w skład produktów reakcji
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
Przykład działania katalizatora
A + B + K = C + K
(A+B)*
E
I
Ea >� Ea
(A+K)*
II
Ea >� Ea
Ea
I
(AK+B)*
Ea
A+B
II
Ea
+K
Q
AK+B
C
+K
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
to zjawisko gromadzenia się jakiejś
substancji (adsorbatu) na
powierzchni ciała stałego lub cieczy
(adsorbentu).
gaz
faza stała
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ADSORPCJA
FIZYCZNA CHEMICZNA
fizysorpcja chemisorpcja
pomiędzy cząsteczkami pomiędzy cząsteczkami
(atomami) adsorbatu i (atomami) adsorbatu i
adsorbenta działają siły adsorbenta tworzą się
Van der Waalsa wiązania chemiczne
STOPIEC
POKRYCIA POWIERZCHNI Q
powierzchnia S0 na
której zachodzi
adsorpcja
obszary zajęte przez
zaadsorbowane cząsteczki
o łącznej powierzchni Sa
Sa
stopień pokrycia
Q =�
0 Ł� Q Ł�1
powierzchni:
S0
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
CIEPA
O ADSORPCJI
A(g) A(ads) DH < 0
Zmiana ciepła adsorpcji ze stopniem
pokrycia Q jest wynikiem oddziaływań
pomiędzy zaadsorbowanymi atomami
lub cząsteczkami
stopień pokrycia powierzchni Q 1
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ciepło wydzielone
Porównanie cech charakterystycznych adsorpcji i
chemisorpcji
Lp. Cecha charakterystyczna Fizysorpcja Chemisorpcja
Siły wiązań między
Duże siły zbliżone do sił
a cząsteczkami adsorbatu i Słabe siły Van der Waalsa
wiązań chemicznych
adsorbenta
1
Małe ciepła adsorpcji Duże ciepła adsorpcji
b Efekt cieplny zjawiska
10-30 kJ/mol >70-100 kJ/mol
Równowaga adsorpcji i
2 Całkowita odwracalność Częściowa nieodwracalność
desorpcji
a Energia aktywacji Nie występuje Duża energia aktywacji
Względnie duża szybkość Dopiero w wysokich
Przebieg zjawiska w funkcji
3
b już przy niskich temperaturach nie jest silnie
temperatury
temperaturach hamowana
Zależność od rodzaju
a Brak istotnej specyfiki Silna specyfika
substancji biorących udział
4
Stopień pokrycia Możliwe powstanie warstw Zahamowanie procesu przy
b
powierzchni multimolekularnych monomolekularnym pokryciu
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ADSORPCJA NA POWIERZCHNI CIAA
STAA
YCH
CENTRA AKTYWNE
Granica faz ciało stałe  gaz czy ciało stałe  ciecz nie jest
abstrakcyjną powierzchnią geometryczną, tylko realnym
bytem fizycznym utworzonym przez atomy, jony lub
cząsteczki.
Adsorpcja cząsteczek (atomów) adsorbatu zachodzi tylko
na pewnych szczególnych miejscach tej granicy, które
nazywamy CENTRAMI AKTYWNYMI
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ADSORPCJA NA POWIERZCHNI CIAA
STAA
YCH
I. Centra aktywne  atomy lub jony na powierzchni
I.
atom (jon) A
Każdy atom (jon) może stanowić
centrum aktywne
atom (jon) B
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ADSORPCJA NA POWIERZCHNI CIAA
STAA
YCH
I. Centra aktywne  atomy lub jony na powierzchni
atom (jon) A
cząsteczka
atom (jon) B
adsorbatu
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ADSORPCJA NA POWIERZCHNI CIAA
STAA
YCH
II. Centra aktywne  grupy atomów lub jonów na powierzchni
II.
atom (jon) A
Grupy atomów (lub jonów) mogą
atom (jon) B
stanowić centra aktywne
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ADSORPCJA NA POWIERZCHNI CIAA
STAA
YCH
II. Centra aktywne  grupy atomów lub jonów na powierzchni
atom (jon) A
cząsteczka
atom (jon) B
adsorbatu
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
ADSORPCJA NA POWIERZCHNI CIAA
STAA
YCH
III. Centra aktywne  defekty na powierzchni
cząsteczka
adsorbatu
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH
KATALIZA HETEROGENICZNA
Etapem KAŻDEJ katalitycznej heterogenicznej reakcji
chemicznej są procesy ADSORPCJI
K
KATALIZA HETEROGENICZNA
A + B C
etapy reakcji
1. dyfuzja substratów A i B do powierzchni katalizatora
2. adsorpcja substratów A i B na powierzchni katalizatora
A(g) + B(g) t A(ads) + B(ads)
3. reakcja na powierzchni katalizatora: A(ads) + B(ads) t C(ads)
4. desorpcja produktu z powierzchni katalizatora: C(ads) t C(g)
5. dyfuzja produktu C od powierzchni katalizatora
Materiały dydaktyczne dla studentów i roku WGGiIŚ, kier. IŚ - Dr hab. inż. Barbara Małecka, prof. nadzw. WIMiC AGH