27385 Picture9 (2)

gdzie nawias o/nac/n stężenie molowe składnika. Stała A', zależy od temperatury.

< 7ysto w praktyce zamiast K_p stosuje się wielkość pK_p - Ig K_p.

< Icpln snlwatacji

(id\ rozpuszcza się w wodzie związki jonowe, to obserwuje się albo pewne obniżenie temperatury roztworu (np. dodając NaCI), albo też jej pewien wzrost (np. dodając kd\). Podczas rozpuszczania w wodzie struktura krystaliczna jest niszczona. Imergia potrzebna do niszczenia kryształu jonowego jest kompensowana przez egzotermiczny proces solwatacji jonów, polegający na oddziaływaniu cząsteczek rozpuszczalnika na jony. Bilans rozpuszczania ciał krystalicznych może być więc w sumie albo ujemny, albo dodatni.

1.13. Wybrane zagadnienia kinetyki chemicznej i katalizy

Kinetyka chemiczna zajmuje się zagadnieniami związanymi z szybkością V i mechanizmem przebiegu reakcji. Rozróżnia się kinetykę reakcji homogenicznych, których czynniki występują w jednej fazie, np. w roztworze wodnym, oraz kinetykę reakcji heterogenicznych, których czynniki występują w różnych fazach. Reakcje mogą być proste albo złożone. Prostą reakcjąjest zmydlanie estru, np. octanu etylowego CH3COOC0H5, za pomocą ługu sodowego NaOH, prowadzące do powstania etanolu C2II5OH i octanu sodu ClRCOONa:

CH,COOCMI₅+NaOH =CH,COONa +C>H,OH

♦

lub jonowo:

CH3COOC2H5 + OH = CHjCOO + C₂H₅OH.

Na jedną cząsteczkę estru potrzebny jest jeden jon OH', łącznie reakcja jest dwucząsteczkowa.

Gdy do przebiegu reakcji potrzebna jest jedna cząsteczka, wówczas reakcja jest jednocząsteczkowa (np. rozpad związku), a gdy do zajścia reakcji potrzeba np. trzech cząsteczek, jest to reakcja trójcząsteczkowa itd. Prawdopodobieństwo zajścia reakcji maleje ze wzrostem jej cząsteczkowości.

Reakcje złożone mogą być różnego rodzaju. Reakcje równoległe polegają na zużywaniu się np. jednego substratu w dwu lub więcej reakcjach biegnących w środowisku w tym samym czasie. Znane są liczne reakcje następcze, które polegają na zachodzeniu reakcji jedna za drugą, na dalszych przemianach pro-cluklów reakcji poprzedzających Występują reakcje łańcuchowe, reakcje o istot me zaznaczającym się sianie równowagi pomiędzy ilościami substratów i pro diiklów, reakcje katalizowane ild.

Proste reakcje homogeniczne biegną według schematu:

uA + bB + ... = ,vX t- >>Y +

gdzie:

A. li,... - substraty,

X, Y - produkty,

a, b, x, y - współczynniki stechiometryczne.

Reakcje są traktowane jako ciągle. Ich szybkość chwilową V(l), Ij. w danci chwili / i w stałej temperaturze, opisuje się ogólnie wzorem:

vm=¹^=K,c" (0=k„e^aA (oc¹’ (/)...

at

k„ >0, n > 0,

gdzie:

C(t)- stężenie molowe substratów A, B,.... w danej chwili /; n - rząd reakcji, stopień funkcji opisującej, będący sumą wykładników potęgowych a, b,... przy stężeniach C,

k„ - stała (współczynnik) szybkości reakcji o wymiarze [C ¹ " t "|.

Przekształcenie, w tym całkowanie podanego równania różniczkowego, prowadzi do jego rozwiązań różnych rzędów.

Gdy n= 1, wówczas otrzymuje się w efekcie przekształceń równania:

k, = --ln — oraz C(/) = C(0)e'^X|', l C(0)

gdzie:

k\ - stała szybkości reakcji rzędu n = 1 o wymiarze [t ¹J,

C(0) - wartość początkowa stężenia molowego substratu.

Z podanych wzorów oblicza się okres połowicznego zajścia reakcji /, :

2

ln 2    0,693

1    Ir    V

₂    "i

Przykładem reakcji pierwszego rzędu jest izomeryzacja cyklopnJpanu do propanu

.    CHt — CHi CH₂=CH-CH₃.

\ /

CHi

Do zajścia reakcji wystarcza jedna cząsteczka.