3582324045

Kina tyka chemiczna I kataliza

Spełnienie warunku termodynamicznego samorzutności reakcji

(AG⁰ < O} wcale nie oznacza, że dana reakcja zachodzi z szybkością mierzalną. Wiele reakcji, choć termodynamicznie możliwych przebiega w temperaturze pokojowej tak powoli, iż praktycznie nie można stwierdzić ich zachodzenia, a inne reakcje przebiegają gwałtownie.

Pajęcieszybkości zachodzenia r^kcji wiąże się ze z miana mi stężeń poszczególnych reagentów podczas reakcji; kinetyka chemiczna zaimuie się badaniem szybkości reakcji i ich kierunkiem.

W czaiło przebiegu reakcji chemicznej maleją stężania substratów I w równoważnych Ilościach rosną stężenia produktów.

Szybkość rzeczywista reakcji chemicznej w danej chwili gdy At-* O Jeet równa stosunkowi nieskończenie małej zmiany stężenia dc suhetratu lub produktu do nieskończenie małego przedziału czasu, w którym ta zmiana nastąplb I wyraża się zawsze liczbą dodatnią:

Szybkość rzeczywista reakcji:

♦    zmienia się w miarę jej przebiegania (zwykle największa jest na początku reakcji};

♦    zależy od rodzaju reagentów i od warunków prowadzenia reakcji

Wiele reakcji pomiędzy związkami nieorganicznymi przebiega z dużą szybkością, podczas gdy związki organiczne reagują wolniej. Jeżeli reakcję przedstawimy równaniem: a A + b B bcC 4* d D

to zależność szybkości reakcji od stężenia będzie miała postać:

U = k • Ca* • c_B* - Cc^T......

Wykładniki potęgowe a, y... noszą nazwę rzędów reakcji względem reagentów A, B,..., ich suma to jest rząd danej reakcji. Współczynnik proporcjonalności Ir zależy od temperatury i nazywa się stałą szybkości reakcji.

W celu określenia szybkości reakcji stosuje się

różne metody. Zazwyczaj w stałej temperaturze i w określonych odstępach czasu z reagującego układu pobiera się próbki i oznacza w nich stężeniesubstratu lub produktu (np. przez miareczkowanie czv wytrącanie osadów). Można też określać niektóre wielkości fizykochemiczny jak: zmianę barwy, przewodnictwo elektryczne, współczynnik zabmania światła, lepkość, absorpcja promieniowania itp. Na podstawie zmian tych wielkości wyznacza się równani* kinetyczna dla danej reakcji (czyli zmianę stężenia w czasie), a na jego podstawie określa się rzędowość reakcji.

Reakcje chemiczne są najczęściej pierwszego, drugiego lub trzeciego rzędu. Znane są też reakcje rzędu zerowego, których szybkość nie zależy od stężenia reagentów (np. niektóre reakcje katalitycznego utleniania czy uwodnienia).

Równania kinetyczne o bardziej skomplikowanej postaci wskazują na złożony przebieg reakcji.

Wiele reakcji chemicznych przebiega wieloetapowo poprzez następujące po sobie proste etapy zwane procesami elementarnymi. W etapach tych mogą reagować różne liczby cząsteczek.

Liczbę cząsteczek, atomów, jonów lub rodników biorących udział w procesie elementarnym prowadzącym do reakcji, nazywa się częste czkowośclą reakcji.

Procesy elementarne odbywają się zwykle z udziałem małej liczby cząsteczek (dwóch najczęściej, rzadziej jednej lub trzech).

Pomiędzy rzędowośclą a cząsteczkowośclą reakcji Jest następująca różnica:

*    rzędowość jest pojęciem stosowanym tyłków przypadku doświadczalnie wyznaczonych sumarycznych równań kinetycznych;

*    cząs teczko wość dotyczy procesu elementarnego danej reakcji i wskazuje jaka liczba czipteczek bierze w nim udział.

REAKCJE CHEMICZNE RÓŻNYCH RZĘDÓW:

Reakcje pierwszego rzędu:

Równanie kinetyczne dla takich reakcji ma postać:

D = ki • Ca

ki - stała szybkości reakcji pierwszego rzędu c_A - stężenie molowe substratu A

Stała szybkości tych reakcji wyraża się wzorem:

2,303    Coa

ki =---log--

t    Ca

Cqa- stężenie początkowe substratu A Ca - stężenie substratu A po czasie t

Po przekształceniu:

Coa    ki -1

log--=--

C.    2,303

Jożoll i..kc)i przebłoga przoz wiolo etapów, to o Jo) ozyblouócl decyduje {tan. Ją limitują) otęp nojwolnlojszy.

Ważną wielkoóciącharakteryzująeą kinetyką reakcji chemicznej jest tzw. akntł auta wlanej pnaunŁMiy. lub ainag PÓJtrWUltola Hat który okrasiła czas, po którym stężenie siiatiatu zmniejsza się w wyniku neakcji o połowę w stosunku do stężenia początkowego.

□ la reakcji pierwszego rzędu t^ wynosi:

0,693

tv> =---

ki

nie zależy od stężenia !!

Do reakcji pierwszego rzędu należą: hydroliza estrów. Inwersja sacharozy, rozkład NśH,