Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +

Im wolniej tym szybciej, czyli elementy kinetyki w praktyce Robert Mojsa

Barwna reakcja w fazie stałej i ciekłej Wprowadzenie FILM: Barwna reakcja w fazie stałej i ciekłej

Szybkość reakcji Kinetyka chemiczna to dział chemii zajmujący się szybkością reakcji chemicznej, wpływem warunków, w jakich ta reakcja przebiega na jej szybkość oraz badaniem przez jakie etapy pośrednie przebiega dana reakcja. Szybkość reakcji mierzy się ubytkiem stężenia (masy, liczby moli) substratów lub przyrostem stężenia produktów w czasie. Dla homogenicznego układu zamkniętego można ją zapisać równaniem: Jeżeli stężenie wyrazimy w mol·dm-3, a czas w sekundach, to jednostką szybkości reakcji jest mol·dm-3·s-1.

Szybkość reakcji Szybkość reakcji można wyznaczyć z krzywej kinetycznej tzn. zależności stężenia (np. produktu) od czasu. Szybkość reakcji po czasie t1 od rozpoczęcia reakcji wyznacza się kreśląc styczną w punkcie o współrzędnej t1 i wyznaczając jej nachylenie. Tangens kąta nachylenia stycznej do krzywej kinetycznej jest właśnie szybkością reakcji.

Szybkość reakcji W miarę postępu reakcji szybkość zmienia się (coraz mniejsze kąty nachylenia stycznych do krzywych). W miarę zmniejszania się stężenia substratu i zwiększania się stężenia produktu szybkość reakcji maleje.

FILM Barwna reakcja wieloetapowa

Równanie kinetyczne Bardzo często reakcje przechodzą przez wiele etapów pośrednich, a o szybkości całej przemiany decyduje etap najwolniejszy. Równanie kinetyczne – równanie opisujące zależność szybkości reakcji od stężeń substratów. Jest ono wyznaczane doświadczalnie. Nie można utożsamiać go z równaniem stechiometrycznym. I tak dla reakcji opisanej równaniem stechiometrycznym: 2NO + 2H2 ↔ N2 + 2H2O Równanie kinetyczne wygląda następująco: k – oznacza stałą szybkości reakcji. Jest charakterystyczna dla danej reakcji, zmienia się wraz ze zmianą temperatury [ ] w nawiasach kwadratowych podano stężenia molowe reagentów

Równanie kinetyczne Inne przykłady: H2O2 + 2HI ↔ 2H2O +2 I2 równanie kinetyczne: 3H2 + N2 ↔ 2NH3

Kompleks aktywny Kompleks aktywny to przejściowy układ zbudowany z jąder i elektronów zderzających się drobin. Np.: A + BC → AB + C (reakcja sumaryczna) A + BC → A---B---C → AB + C Połączenie A---B---C nosi nazwę kompleksu aktywnego. W miarę zbliżania się jednego atomu (A) do cząsteczki BC jej wiązanie ulega osłabieniu, a jednocześnie zaczyna się tworzyć wiązanie AB. Staje się ono coraz silniejsze. Na końcu powstaje nowa cząsteczka i uwalnia się atom C. Szybkość reakcji jest uwarunkowana stężeniem kompleksu aktywnego oraz szybkością jego rozpadu.

Co wpływa na szybkość reakcji? Na szybkość reakcji chemicznej mają wpływ m.in.: Temperatura Stężenie Katalizator

Co wpływa na szybkość reakcji? Wpływ temperatury ze wzrostem temperatury rośnie szybkość reakcji chemicznej doświadczalna reguła van’t Hoffa: wzrost temperatury o 10 stopni zwiększa szybkość reakcji od 2 do 4 razy: gdzie k1 i k2 – stałe szybkości reakcji w temperaturach T1 i T2 v1 i v2 – szybkości reakcji w temperaturach T1 i T2 ΔT = T2 – T1 a γ – współczynnik temperaturowy (od 2 do 4)

Co wpływa na szybkość reakcji? Wpływ stężenia i katalizatora Przeważnie ze wzrostem stężenia szybkość reakcji rośnie. Dokładną postać matematyczną zależności szybkości reakcji od stężenia podaje doświadczalne równanie kinetyczne (rzeczywiste). Katalizator – to substancja, która zwiększa (katalizator dodatni) lub zmniejsza (katalizator ujemny lub inhibitor) szybkość reakcji. Katalizator bierze udział w reakcji (w co najmniej dwóch etapach pośrednich), sam jednak nie ulega zużyciu (jego masa przed i po reakcji jest taka sama). Jego działanie polega na skróceniu czasu potrzebnego do osiągnięcie stanu równowagi.

Co wpływa na szybkość reakcji? FILMY: BADANIE ZALEŻNOŚCI SZYBKOŚCI REAKCJI OD STĘŻENIA I TEMPERATURY WPŁYW KATALIZATORA NA SZYBKOŚĆ SYNTEZY JODKU MAGNEZU WPŁYW KATALIZATORA NA SZYBKOŚĆ ROZKŁADU WODY UTLENIONEJ

Co wpływa na szybkość reakcji? Energia aktywacji Ea minimalna porcja energii niezbędna do zainicjowania reakcji. Działanie katalizatora polega głównie na obniżeniu energii aktywacji (linia przerywana na wykresie). Reakcji towarzyszy wydzielenie energii na sposób ciepła ΔH (reakcja egzotermiczna).

Co wpływa na szybkość reakcji? Suma energii kinetycznej i energii wiązań w układzie reakcyjnym pozostaje niezmienna. Charakterystyczne maksimum na wykresie („górka”) oznacza, że energia kinetyczna drobin ulega konwersji w energię wiązań kompleksu aktywnego. Mechanizm działania katalizatora Reakcja bez katalizatora: A + B → AB szybkość reakcji v1 Z katalizatorem K: A + K → AK v2 AK + B → AB + K v3 Jeżeli v2 > v1 i v3 > v1, to reakcje, w których bierze udział katalizator będą powodowały szybszą przemianę substratów w produkty.

Katalizatory w praktyce Jak działa katalizator samochodowy? Obejrzyj uważnie następujący rysunek i odpowiedz na pytania. Odpowiedzi poszukaj w Internecie np. na stronach: http://www.misiu.ugu.pl/pdf/kat.pdf http://www.howstuffworks.com/catalytic-converter2.htm Jak zmienia się skład spalin samochodowych po przejściu przez katalizator? Określ funkcję katalizatora w samochodzie. Dlaczego zależy nam na katalizowaniu następujących reakcji i jaki to ma wpływ na środowisko? 2CO + O2 → 2CO2 2CO + 2NO → 2 CO2 + N2 2NO → N2 + O2

Treści multimedialne - kodowanie, przetwarzanie, prezentacja Odtwarzanie treści multimedialnych Andrzej Majkowski informatyka +