Konspekt do ćwiczenia nr.24
Kinetyka rozkładu jonowego kompleksu trójszczawianowegomanganowego
Kinetyka chemiczna- dział chemii zajmujący się szybkością reakcji chemicznej oraz badaniem mechanizmów reakcji.
Pojęcia kinetyki chemicznej:
Szybkość-jest to ubytek masy substratu, który następuje w jednostce czasu, z jednoczesnym odniesieniem do objętości przestrzeni, w której prowadzono dana reakcję bądź przyrost masy produktu, zachodzący w jednostce czasu. Czynniki wpływające na szybkość reakcji:
-stężenie reagentów - czym większe tym reakcja szybciej zachodzi
-rodzaj reagentów - niektóre substancje łatwiej ulegają reakcjom od innych, które są trwalsze
- temperatura - szybkość reakcji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Opisuje to równanie Arrheniusa:
k=Ae-EA/RT
,gdzie k - stała szybkości reakcji; A - współczynnik; EA - energia aktywacji; R - stała gazowa; T - temperatura w kelwinach (e - liczba Eulera, podstawa logarytmu naturalnego).
- ciśnienie - ma wpływ na szybkość przeprowadzonych reakcji w fazie gazowej
- obecność katalizatorów(przyśpieszają reakcje) lub inhibitorów(zwalniają reakcje)
- Inne substancje-niektóre substancje mogą oddziaływać na szybkość reakcji
-rozdrobnienie reagentów - im większe rozdrobnienie substancji biorących udział w reakcji, tym szybciej ona zachodzi
Rodzaje reakcji chemicznych - istotnym czynnikiem wpływającym na szybkość reakcji jest kontakt substratów. Z tego względu wyróżnia się dwa typy reakcji chemicznych:
- reakcje homofazowe - to reakcje w których reagenty znajdują się w tym samym stanie skupienia. Dzięki temu reakcja może zachodzić w całej objętości reakcyjnej.
- reakcje heterofazowe - to reakcje w których reagenty znajdują się w różnym stanie skupienia. Przez to reakcja może zachodzić jedynie na powierzchni stykającej dwie fazy ( na tzw. kontakcie).
Mechanizmy reakcji - ciąg aktów elementarnych prowadzących od substratów do produktów. Każdej reakcji można przypisać kilka teoretycznych mechanizmów. Poznanie mechanizmów reakcji pomaga przy wyszukiwaniu odpowiednich katalizatorów, a także przedstawia możliwości otrzymania innych produktów, przy zmianie warunków prowadzenia procesów. Jednym słowem dostarcza chemikom wielu cennych informacji.
Cząsteczkowość reakcji-jest to liczba cząsteczek biorących udział w najwolniejszym stadium reakcji. Cząsteczkowość jest zwykle równa rzędowości reakcji, natomiast nie jest słuszne stwierdzenie odwrotne.
Cząsteczkowość i rząd reakcji wyznacza się tylko eksperymentalnie, nie można obliczyć ich teoretycznie.
Sumaryczny rząd reakcji jest przeważnie liczbą niecałkowitą, co oznacza, że reakcja przebiega przez etapy pośrednie, z których najwolniejszy decyduje o sumarycznym rzędzie reakcji.
Na ogół rząd reakcji jak i cząsteczkowość są z reguły małymi liczbami nie przekraczającymi wartości 3.
Zagadnienie sprowadza się do tego, że równoczesne zderzenia większej liczby cząsteczek są mało prawdopodobne a na sumaryczną szybkość reakcji wpływa przede wszystkim najpowolniejszy etap pośredni będący przemianą elementarną i dlatego rząd reakcji jest małą liczbą.
Rzędowość reakcji - sumę wykładników potęg przy stężeniach substratów w równaniu kinetycznym (a + b + ... + z). Czasami określamy rzędowość tylko względem jednego substratu. Określamy zatem, że reakcja jest rzędu zerowego, pierwszego (pierwszorzędowa), drugiego itp.
Czas połówkowy reakcji - jest to czas, po którym stężenie substratu zmierzone w tej chwili zmniejszyło się do połowy początkowej wartości.