65513 Podstawy chemii, ćwiczenia laboratoryjne8

4.2.    Wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznej

Wraz zc wzrostem temperatury rośnie szybkość reakcji - jest to wzrost wy kładniczy (a nie liniowy). Wzrost ten określa empiryczna reguła Vant Hoffji, zgodnie z którą szybkość reakcji wzrasta 2-4 krotnie po podwyższeniu temperatury

0    10 stopni (Celsjusza lub Kelvina). Podwyższenie temperatury powoduje wzrost stałej szybkości (k) w równaniu kinetycznym. Liczba określająca, ile razy wzro śnie stała k, a więc szybkość reakcji, jest nazywana współczynnikiem temperaturowym (0).

Q₌^kT+\0_. ^kT _^VT+10 _ ^vr k_T ^T-10 ^VT ^VT-\0

gdzie:

Vr+\o, V_r, VV-io - to szybkość reakcji w temperaturach 7’+ 10, 7", T - 10.

Reguła Van t Hoffa ma charakter przybliżony i czasami stwierdza się odchylenia (współczynnik 0 może wynosić mniej niż 2, kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt).

4.3.    Wpływ katalizatora na szybkość reakcji chemicznej

Katalizator jest to substancja, której obecność w mieszaninie reakcyjnej zmieni# szybkość reakcji. W typowych przypadkach katalizator w zasadzie nie zużywa się

1    w nie zmienionej ilości pozostaje po zakończeniu reakcji. W równaniu stechio metrycznym wpisujemy go nad strzałką. Katalizator zwiększa szybkość reakcp poprzez zmniejszenie energii aktywacji.

Energia aktywacji (E_a) jest to minimalna wartość energii kinetycznej substrn tów potrzebnej, aby zderzenia były skuteczne, to znaczy aby mógł zachodzić pro ces przechodzenia substratów' w produkty. Na rysunku 4.2 przedstawiono przebici reakcji egzotermicznej (z wydzieleniem ciepła) i endotermicznej (z pochłania niem ciepła) bez katalizatora i z katalizatorem. Z katalizatorem reakcje przebiegam w sposób bardziej skomplikowany - tworzy się większa liczba produktów pośred nich (kompleksów aktywnych).

ynf.

l

h

) I

■

a

Rys. 4.2. Energia aktywacji: a) w reakcjach egzotermicznych, b) w reakcjach endotcrmicznych (linia kropkowana -- z katalizatorem, linia ciągła - bez katalizatora)

V ¹ ' katalizatorów przyśpieszających reakcję (katalizatory dodatnie) stosuje i nlalizatory opóźniające reakcje (katalizatory ujemne = inhibitory) np. 11nonie przed korozją (inhibitory korozji). Katalizatory mogą występować a u«j .liniej fazie co substancje reagujące (np. reagenty w postaci cieczy i katali--„i i \ postaci roztworu). Jest to tzw. układ homogeniczny (czyli jednofazowy). 11 i. /ęsto stosuje się katalizator stały, gdy substancje reagujące są gazami (np. • iMli/nlor do oczyszczania spalin samochodowych rys. 4.3). Jest to układ hetero-\ a katalizator w takim przypadku nazywa się kontaktem. Katalizatorem ....<■ być także produkt reakcji (autokatalizator).

1

)7