CHEMIA FIZYCZNA

Kinetyka

Zajmuje się badaniem przebiegu reakcji w czasie i pod wpływem różnych czynników wpływających na szybkość reakcji.

Szybkość reakcji

Reakcje mogą zachodzić w ciągu sekundy, kilku minut, godzin, kilka dni a nawet tys. Lat.

• Reakcje I-rzędu - szybkość wprost proporcjonalna do stężenia roztworu

V= K*[A] N2O5->N2O3+O2

• Reakcje II-rzędu - szybkość wprost proporcjonalna do kwadratu stężenia substratu A lub do stężenia substratu A i B.

V= K*[A]2 lub V=K*[A][B] 2HI->H2+I2

• Reakcje III-rzędu - szybkość wprost proporcjonalna do skł A w 3 potędze, lub do kwadratu substratu A i stężenia B, lub stężenia A, B, C.

V= K[A]3= k*[A]2*[B]= K*[A][B][C] 2Na+Cl2->2NaCl

• Reakcje n-tego rzędu nazywamy reakcję, której szybkość jest proporcjonalna do n-tej potęgi stężenia 1go z reagentów lub iloczynu stężeń n-reagentów

Okazuje się, że często rząd reakcji jest liczbą niecałkowitą, co oznacza, że reakcja biegnie przez etapy pośrednie, a w rezultacie o całym biegu procesu, decyduje 1 lub 2 etapy najważniejsze.

2N2O5->N2O4+O2

Reakcja zachodzi wieloetapowo:

N2O5->N2O3+O2 r. powolna

N2O3->NO+NO2 r. szybka

NO+N2O5->3NO2 r. szybka

4NO2->2N2O4 r. szybka

2N2O5->N2O4+O2

Matematyczne wyznaczanie - Reakcje I rzędu:

K to tgα na wykresie

Okres połowicznego rozpadu

Okres półtrwania, stężenie substancji zmniejsza się o połowę

Matematyczne wyznaczanie - Reakcje II rzędu:

Czynniki wpływające na szybkość reakcji:

• Rodzaj i stężenie reagentów

• Temperatura -wzrost przyspiesza przebieg

• Ciśnienie- o ile temp. We wszystkich r. tak ciśnienie tylko ze zmianą objętości

• Promieniowanie elektromagnetyczne- czynnik podnoszący Ek cząsteczki a także przyspiesza

• pH roztworu- czynnik selektywny dotyczy tylko niektórych reakcji, czasami przyspiesza

• Stopień rozdrobnienia- reakcje pomiędzy ciałami stałymi (większe powierzchnie)

• Mieszanie - powoduje wzrost pow., na której zachodzi reakcja

• Katalizator- wchodzi w reakcje z substratami a po zakończeniu reakcji odtwarza się

Reakcja z katalizatorem

Dodanie przyspiesza reakcje chemiczną

Inhibitory opóźniają szybkość reakcji

A+B->AB Reakcja chem. Bez katalizatora zachodzi powoli

A+K->AK Reakcja chem. Z katalizatorem zachodzi szybko

AK+B->AB+K Reakcja chem. Z katalizatorem zachodzi szybko

Reakcja syntezy chlorku nitrozynu bez katalizatora:

2NO+Cl2->2NOCl

Reakcja syntezy chlorku nitrozynu z katalizatorem

2NO+Br2->2NOBR

2NOBr+Cl2->2NOCl+Br2

Kataliza homogeniczna

• Katalizator występuje w tej samej fazie, co reagenty

• Utlenianie SO2 do SO3, CO do CO2

Kataliza heterogeniczna

• Katalizator występuje w innej fazie niż reagenty (najczęściej w fazie stałej)

• Polimeryzacja acetylenu do benzenu wobec platyny, katalizatory spalin w samochodzie

Autokataliza

Katalizatorem reakcji jest 1 z produktów reakcji

Utlenianie kwasu szczawiowego

Holoenzym= Apoenzym+koenzym

Aktywność enzymów zależy od:

Temperatury, pH, stężenia enzymu, obecności inhibitorów lub aktywatorów.

1