WSTĘP TEORETYCZNY

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNEJ- (V) jest miarą ilości zużytego substratu lub utworzonego produktu w jednostce czasu. Jeżeli reakcja prowadzona jest w układzie zamkniętym tzn. bez wymiany masy z otoczeniem, wówczas zmiana ilości reagenta dn jest spowodowana jedynie zachodzeniem przemiany chemicznej. Szybkość zależy od:

• - rodzaju reakcji

• - warunków jej prowadzenia

• - temperatury

• - początkowej ilości substratów

Szybkość reakcji zależy od stężenia reagentów, rodzaju i stężenia katalizatorów o temperatury, a w niektórych przypadkach także od ciśnienia, siły jonowej roztworu.

Równanie różniczkowe wyrażające zależność szybkości reakcji od stężenia każdej substancji wpływającej na te szybkość nazywa się równaniem kinetycznym:

STAŁA SZYBKOŚCI- nazywamy współczynnik proporcjonalności k w równaniu kinetycznym.

W klasycznej kinetyce przyjmuje się, że stała k jest niezależna od stężenia reagentów i czasu reakcji, natomiast zmienia się z temperaturą i zależy od rodzaju i stężenia katalizatorów. Stała szybkości wyraża liczbowo szybkość reakcji, gdy stężenie każdego z substratów wynosi 1 mol/l. Wymiar stałej zależy od postaci równania kinetycznego i wyraża się ogólnym wzorem:

RZĄD REAKCJI- wykładniki potęgowe w równaniu kinetycznym. Suma wykładników oznacza rząd reakcji

n= α+ β+ γ+ …..

CZĄSTECZKOWOŚĆ REAKCJI- liczba cząsteczek, które reagują ze sobą. Mamy reakcje jedno, dwu lub trójcząsteczkowe.

CZAS POŁOWICZNY REAKCJI- oznacza iż po upływie tego czasu stężenie substratu Co zmierzone w chwili to zmniejszyło się do połowy początkowej wartości.

JODOWANIE ACETONU- jest reakcją autokatalizowaną przez jony wodorowe, będące jednym z jej produktów:

Jest to reakcja dwustopniowa, następcza:

Etap I

Etap II

Etap I jest powolny, odwracalny i decydujący o szybkości całej reakcji. Przebieg jego jest następujący:

postać ketonowa postać enolowa

W rezultacie szybkość całej reakcji zależy od stężenia acetonu (a-x) i kwasu (b+x), a nie zależy od stężenia jodu. Reakcja jodowania acetonu jest reakcją drugiego rzędu i szybkość jej możemy wyrazić następującym wzorem:

gdzie:

k - stała szybkości

a - początkowe stężenie acetonu

b - początkowe stężenie jonów wodorowych

x - ubytek stężenia acetonu (równy przyrostowi stężenia kwasu) po czasie t

ENERGIA AKTYWACJI- nazywamy minimum energii jaką powinny być obdarzone cząsteczki, aby mogły przereagować. Można ją obliczyć na podstawie równania Arrheniusa:

A - współczynnik częstotliwości

R- stała gazowa [J/molK]

T- temp. w skali bezwzględnej

Ea- energia aktywacji [J/mol]

Energię aktywacji można również obliczyć znając dwie stałe szybkości danej reakcji w dwóch różnych temperaturach ze wzoru:

lub badając nachylenie prostej w układzie współrzędnych lg k = f(1/T).

---