3582327485

PODSTAWY CHEMII FIZYCZNEJ (zadania do wykładu prof. T. Lutego)

LISTA nr 11 (2009/2010 w)

Zapoznać się z treścią rozdziału 9.1.4 oraz z rozwiązaniami przykładów 9.5.1 - 9.5.8 z „Obliczeń fizykochemicznych” J. Demichowicz-Pigoniowej (Oficyna Wydawnicza PWr., 2003).

1.    Obliczyć czas, po upływie którego szybkość reakcji autokatalitycznęj osiągnie wartość maksymalną Reakcja jest rzędu pierwszego ze względu na substrat oraz produkt będący dla niej katalizatorem. Stała szybkości reakcji wynosi 10“³ mor^ldm³s^-1, stężenie początkowe substratu równe jest 4 mol/dm³, a produktu (katalizatora) 1 mol/dm³.

Odp.: 277 s

2.    Reakcję estryfikacji katalizowaną jonami H₃0⁺

RCOOH + R’OH —^H?°—■> RCOOR’ + H₂0

przeprowadzono w takich warunkach, że przebiegła niemalże do końca. Szybkość tej reakcji dana jest równaniem:

d[RCOOR’]/dt = k    [H₃Ol [RCOOH] [R’OH]

HjO

Przy pH = 2 czas połowicznej przemiany w 298 K wynosi 60 min, a w temperaturze 288 K jest równy 120 min. Stężenia początkowe kwasu i alkoholu wynosiły 0,01 mol/dm³. Obliczyć stałą szybkości i stałą katalityczną jonów H₃0⁺ reakcji estryfikacji w 298 K, a także entalpię, entropię i powinowactwo standardowe aktywacji.

Odp.: 0,0278 mofWs'¹,2,78 morWs"¹,47,02 kJ/mol, -116,9 J/mol-K, -81,86 kj/mol

3.    Mechanizm termicznego rozkładu ozonu (20₃ -> 30₂) jest następujący (A.E. Axworthy i S.

W. Benson):

o₃+m o₂+o+m

*2

O + O3 —^—>20₂

Wykazać, że szybkość rozkładu ozonu maleje ze wzrostem ciśnienia tlenu.

4.    Gdy roztwór n-heptanu i chloru w ciekłym CCI4 naświetla się lampą rtęciową to 1 dm³ tego roztworu absorbuje w ciągu sekundy n l_a kwantów światła inicjując reakcję łańcuchową:

a)    Cl₂ + hv —^-»2CT

b)    Cl* + C₇H_l6 —C7H₁₅* + HC1

c)    C7H15* + ci₂ —c₇Hi₅a + cr

d)    C₇Hi₅* —> produkt trwały (reakcja pierwszego rzędu)

Znaleźć wyrażenie na szybkość zużywania się Cl₂ (wyrażenie ma zawierać jedynie stałe szybkości i stężenia produktów trwałych). Zastosować przybliżenie stanu stacjonarnego.

Odp.: _^ai ₌ /_a(i ₊ 2^;¹[Cl,]) at

5.    Mierzono szybkość reakcji enzymatycznej przy różnych stężeniach substratu S i stężeniu enzymu równym 1,25 pmol/dm³. Otrzymano następujące wyniki:

[S]/ mmol-dm^	1,0	2,0	3,0	4,0	5,0
r/(iJLmol/dm^3s)	U	1,8	2,3	2,6	2,9

Wyznaczyć stałą Michaelisa, maksymalną szybkość reakcji i maksymalną liczbę obrotów enzymu. Odp.: 3,43-KT⁶ mol-dm^-3,4,88-KT⁶ mol-dm -s~\ 234 (cząsteczki substratu na minutę)