SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH.

Układ- ogół substancji zawartych w zamkniętym elemencie przestrzeni i biorący udział w rozpatrywanym procesie chemicznym.

Otoczenie- wszystko to co znajduje się poza układem.

Układ otwarty- układ wymieniający z otoczeniem i masę i energię.

Układ zamknięty- układ wymieniający z otoczeniem tylko energię.

Układ izolowany- układ wymieniający z otoczeniem jedynie masę.

Energia może być przekazywana pomiędzy układem a otoczeniem w postaci ciepła albo poprzez wykonanie pracy przez układ bądź na układzie.

Reakcja egzoenergetyczna- oddawanie energii do otoczenia, reakcje samorzutne

Reakcja endoenergetyczna- wymaga dostarczenie energii np. procesy wymuszone.

Szybkość reakcji chemicznej- jest to zmniejszenie się stężenia substratów lub przyrost stężenia produktów w jednostce czasu.

$\mathbf{v = \ \pm \ }\frac{\mathbf{C}}{\mathbf{t}}\mathbf{\ \lbrack}\frac{\mathbf{\text{mol}}}{\mathbf{d}\mathbf{m}^{\mathbf{3}}\mathbf{\bullet s}}$]

Szybkość reakcji zależy od: stężenia reagentów, drogi przemiany substratów w produkty, temperatury zachodzenia reakcji, rodzaju reagujących cząsteczek i ich stanu skupienia, obecności katalizatora.

Reguła van`t Hoffa- szybkość reakcji wzrasta 2-4- krotnie po podwyższeniu temperatury o 10 stopni Kelvina:

V₂=V₁•γ^k

$\mathbf{k =}\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{2}}\mathbf{-}\mathbf{T}_{\mathbf{1}}}{\mathbf{10}}$ γ-współczynnik temperaturowy reakcji

$$\frac{\mathbf{V}_{\mathbf{2}}}{\mathbf{V}_{\mathbf{1}}}\mathbf{=}\mathbf{\gamma}^{\frac{\mathbf{T}_{\mathbf{2}}\mathbf{-}\mathbf{T}_{\mathbf{1}}}{\mathbf{10}}}$$

Rząd reakcji-suma wykładników potęgowych w równaniu kinetycznym prostych reakcji.

v = k[A]^a[B]^b[C]^c

a+ b + c = rząd reakcji

Zad 1. Jak zmieni się szybkość reakcji : 2 NO + 2 H₂ → N₂ + H₂O przebiegającej w fazie gazowej według równania kinetycznego v= k[NO]²[H₂] , jeżeli zwiększy się dwukrotnie stężenia obu substratów?

Zad 2. Reakcja chemiczna A→ B + C przebiega według równania kinetycznego v= 0,1 s^-1[A]. Stężenie początkowe substancji A wynosiło 1 mol/dm³. Obliczyć, ile moli substancji A pozostanie w naczyniu po 3 sekundach, jeżeli pojemność naczynia wynosi 2 dm³.

Zad 3. Do dwóch identycznych naczyń wprowadzono: do pierwszego- 1 kg substancji A i 1 kg substancji B, do drugiego- 0,5 kg substancji A i 0,5 kg substancji B. Reakcja przebiega według równania kinetycznego A +B → C + D w fazie gazowej, z szybkością v= k[A][B]. Czy w obu naczyniach szybkość reakcji w momencie jej rozpoczęcia będzie jednakowa?

Zad 4. W pewnych reakcjach prowadzonych w naczyniach o pojemności 3 dm³ wytwarza się w tym samym czasie : 1) 3,6 g H₂O, 2) 1,6 g tlenu, 3) 2,8 g azotu. Która z tych reakcji przebiega z największą, a która z najmniejszą szybkością?

Zad 5. Jak zmieni się szybkość reakcji po obniżeniu temperatury o 20 K?

Zad 6. Reakcja chemiczna : 5 Br⁻ +  BrO₃⁻ +  6 H⁺ → 3 Br₂ +  3 H₂O przebiega według równania kinetycznego: v = k[Br⁻][BrO₃⁻][H⁺]². Jak zmieni się szybkość reakcji, jeżeli stężenie wszystkich substratów wzrośnie trzykrotnie?

Zad 7. Jak zmieni się szybkość reakcji przebiegającej w fazie gazowej: 2 NO + O₂ → 2 NO₂ według równania kinetycznego: v = k [NO]²[O₂] jeżeli zmniejszy się trzykrotnie objętość przestrzeni reakcyjnej?

Zad 8. Jak zmieni się szybkość reakcji przebiegającej w fazie gazowej: 2 NO + H₂ → N₂O + H₂O według równania kinetycznego : v = k[NO]²[H₂] jeżeli zmiana objętości wywołała czterokrotny wzrost ciśnienia?

Zad 9. W pewnym momencie zachodzenia reakcji: A +2 B→ C stężenia wynosiły: [A] = 2 mol/dm³, [B]= 4 mol/dm³. Ile razy zmaleje szybkość reakcji określona równaniem v = k[A][B]² do momentu, w którym stężenie A zmniejszy się do 0,5 mol/ dm³.

Zad 10. Reakcja rozkładu substancji A przebiega według równania: A → B +C, z szybkością v = k[A]. Stężenie początkowe substancji A wynosiło 0,5 mol/dm³. Stała szybkości wynosi 0,4 s^-1. Obliczyć szybkość reakcji: a) w momencie jej rozpoczęcia i b) po upływie pewnego czasu gdy stężenie substancji A zmniejszyło się o 0,2 mol/dm³.

Zad 11. Szybkość pewnej reakcji wzrasta 3-krotnie po ogrzaniu o 10. Ile razy zmieni się szybkość tej reakcji w temperaturze wyższej o 30?

Zad 12. Stężenie reagenta A w czasie 20 minut reakcji maleje od wartości 0,05 mol/dm³ do wartości 0,03 mol/dm³. Oblicz średnią szybkość tej rekcji.

Zad 13. Jak zmieni się szybkość reakcji chemicznej 2A +B+ C →D przebiegającej zgodnie z równaniem kinetycznym v = k[A]²[B][C], jeżeli dwukrotnie zwiększymy stężenie substratu A i równocześnie zmniejszymy stężenie substratów B i C?

Zad 14. Jak zmieni się szybkość reakcji opisywanych poniższymi równaniami kinetycznymi, jeżeli stężenie substratów A i B zwiększymy dwukrotnie?

1. v = k[A][B]²

2. v = k[A]³

3. v = k[A][B]