P5101344

Kinetyka i równowaga chemiczna

Podstawowe zagadnienia kinetyki chemicznej

Szybkość reakcji chemicznej można określić poprzez zmianę masy, stężenia lub objętości reagent? «jcdnoacr czasu. Szybkość reakcji me jest wielkością stałą, lecz w miarę postępu reakcji zmienia «c szybkość reakcji cbemicznej zalezy od wielu czynników Są to.

istęzeme | lA + bB —» produkty ^m*^a6w

gdzie

r • szybkość reakcji chemicznej

k - stała szybkości reakcji (wyrażana w różnych jednostkach, co zależy od rzędu reakcji>

(A). [B| - Stężenia molowe reagentów

jęb - współczynniki zwane rzędami reakcji względem odpowiednich teagentów

a + b - cafltowity rząd reakcji

Założenie reakcja przebiega bez etapów pośrednich jako 1 akt elementarny ; (T = consr.)

k=Aeⁿ równanie Arrbeniusa

gdzie

k - stała szybkości reakcji A - czynnik przedwykładniczy & - energia aktywacji T - temperatura R - uniwersalna stała gazowa

Energię aktywacji można zdefiniować jako najmniejszą wartość energii, jaką muszą posiadać cząstki (drobiny) reagentów, aby zapoczątkować reakcję między nimi.

• Mpentura

Zależność temperaturową określa również reguła van’t Hoffa przy wzroście temperatury o 10 stopni K szybkość reakcji rośnie od 2 do 4 razy.

	gdzie v, - szybkość reakcji trwającej r np minut zachodzącej w temptnfmr T v. - szybkość reakcji trwającej t/ np. minut zachodzącej w ttmętntmttf. AT ^1 - T, y - czynnik temperaturowy (y= 2,3 lub 4)
»rodzaj rozpuszczalnika	szczególnie istotny w reakcjach pomiędzy związkami organ^1 /mirt
, rozdrobnienie 1 mie-asK reagentów	czynności te na ogół przyspieszają reakcje chemiczną
. promieniowanie elektromagnetyczne	szczególnie istotne w przypadku reakcji fotochemicznych
• ciśnienie	w przypadku reakcji przebiegającej z udziałem reagentów gazowych szybkość reakcji rośnie ze wzrostem ciśnienia
—— ♦ obecność katalizatora	Katalizator to substancja, która wprowadzona do układu reagującego zwiększa szybkość reakcji (obniża jej energię aktywacji, Katalizator bierze udział w reakcji chemicznej, ale po jej zakończeniu pozostaje w ilości niezmienionej. Katalizatorem może być jeden ze składników jednorodnej fazy. w której zachodzi reakcja. Występuje on wówczas w tym samym stanie skupienia co reagenty. Tę reakcję nazywamy katalizą jednorodną (homogeniczną;. Jeżeli katalizator stanowi odrębną fazę w układzie reagującym. 10 jest to katahza niejednorodna (heterogeniczna). Katalizator występuje wówczas w innym stanie skupienia niż reagenty. Katalizator w stanie stałym umieszczony w środowy sku gazowym lub ciekłym nosi nazwę kontaktu. Dziabnie kontaktu polega na adsorpcji na swojej powierzchni substratów, dlatego ważna jest wielkość powierzchni i struktura katalizatora. Reakcja, w której powstający produkt pełni rolę katalizatora tej reakcji nosi nazwę autokaulizy.

Należy pamiętać, że równanie stechiometryczne reakcji opisuje jedynie bilans molowy reagentów 2 nie wyjaśnia rzeczywistego mechanizmu reakcji, czyli wszystkich przemian jakie kolejno następują w trakcie przekształcania się substratów w produkty.

W przypadku reakcji wieloetapowych każdy z etapów zachodzi z inną szybkością. Najwolniejszy z nich. zwany etapem limitujący m, decyduje o szybkości całego ciągu etapów.

Kinetyka i równowaga 155

1

   W równaniu kinetycznym występują chwilowe molowe stężenia substratów. Jeżeli np. objętość naczynia zmaleje dwa razy, wówczas wartości stężeń wzrosną dwukrotnie.

•    Definicje energii aktywacji w teorii zderzeń aktywnych i w teorii kompleksu aktywnego

W teorii zderzeń aktywnych energię aktywacji definiuje się jako minimalną energię, jaką muszą posiadać cząstki (drobiny) reagentów, aby ich zderzenie było efektywne, co jest niezbędne do zapoczątkowania reakcji. Jakie zderzenia są efektywne? Cząstki muszą być względem siebie odpowiednio zorientowane w momencie zderzenia (czynnik steryczny) oraz muszą posiadać tę minimalną progową wartość energii (czyli energię aktywacji).

V teorii kompleksu aktywnego energia aktywacji jest minimalną energią niezbędną do utworzenia kompleksu aktywnego.