Upload
others
View
17
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
HEMIJSKA KINETIKA
Koraci u određivanju mehanizma hemijske reakcije
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKA
Aktivni sudari
Aktivirani kompleks
Energija aktivacije
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata3. Temperatura4. Prisustvo katalizatora
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata
...... xXuUbBaA
dt
prod
dt
reaktdbrzina
..
dt
prod
dt
Xd
xdt
Ud
udt
Bd
bdt
Ad
a
.1111
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata
A → B
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata
A → B
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata
A → B
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata3. Temperatura
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata3. Temperatura4. Prisustvo katalizatora
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata3. Temperatura4. Prisustvo katalizatora
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata3. Temperatura4. Prisustvo katalizatora
Katalizator se ne troši, potpuno se regeneriše na kraju reakcije-
Djeluju u malim koncentracijama, pri čemu ubrzanje zavisi od koncentracije katalizatora-
Ne mijenja se hemijski-
k=ko+a.c
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAFaktori koji utiču na brzinu reakcije
1. Fizičko stanje reaktanata2. Koncentracija reaktanata3. Temperatura4. Prisustvo katalizatora
Obično su specifični za dati tip reackije-
Osjetljivi su na prisustvo promotora i katalitičkih otrova-
Ne utiču na konstantu ravnoteže-
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Sa gledišta hemijske kinetike, hemijske reakcije se mogu podijeliti-
HEMIJSKA KINETIKA
elementarne složene
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAElementarne reakcije
NO + O3 → NO2 + O2 odigrava se kako je zapisana
aA+bB proizvodi
d A1 a bυ=- =k A B
a dt
3
d NO1υ=- =k NO O
a dt
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAElementarne reakcije
NO + O3 → NO2 + O2 odigrava se kako je zapisana
aA+bB proizvodi
bd A1 aυ=- =k A B
a dt
a i b - molekularnost
a + b - ukupna molekularnost
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKAElementarne reakcije
NO + O3 → NO2 + O2 odigrava se kako je zapisana
aA+bB proizvodi
bd A1 aυ=- =k A B
a dt
O3 → O2 + O monomolekularna
CO + Cl2→ COCl2 bimolekularna
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Sa gledišta hemijske kinetike, hemijske reakcije se mogu podijeliti-
HEMIJSKA KINETIKA
elementarne složene
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKASložene reakcije
2N2O5 → 4NO2 + O2 sumarna stehiometrijska jednačina
N2O5 + N2O5 → N2O5* + N2O5
N2O5* → NO2 + NO3
NO2 + NO3 → NO + NO2 + O2
NO+ NO3 → 2NO2
*Supstanca sa viškom energije
mehanizam
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKASložene reakcije
aA+bB proizvodi
βd A1υ=- =k A B
a dt
Zakon o dejstvu masa
Guldberg-Vageov zakon
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
HEMIJSKA KINETIKASložene reakcije
aA+bB proizvodi
βd A1υ=- =k A B
a dt
α,β – red reakcije
n = α + β + … ukupan red reakcije
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Eksperimentalni podaci o brzini hemijske reakcije
tfAA
Direktne metode- gravimetrija- volumetrija
Indirektne metode– apsorpcija svetlosti određene λ
-elektična provodljivost- optička rotacija
HEMIJSKA KINETIKASložene reakcije
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
ln[A]0
t (s)
nagib : -k
kteAA 0
Reakcije prvog reda obuhvataju procese unutrašnjeg pregrupisavanja ili razlaganja supstanci. Pr :
N2O4 2NO2
ln[A]
HEMIJSKA KINETIKAReakcije prvog reda
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
1. Srednji život, odnosno srednje vreme, ז , je ono vrijeme za koje koncentracija reagujuće supstance spadne na e-ti deo početne vrijednosti.
k
1
1. Srednji život (ז)
2. Poluvrijeme procesa (t½)
HEMIJSKA KINETIKAKarakteristično vrijeme hemijskog procesa
2. Poluvrijeme procesa (t½) je ono vreme za koje koncentracija reagujućih supstanci spadne na polovinu polazne vrijednosti.
693.021 t
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
B
Aln
0
0lnB
A
t
HEMIJSKA KINETIKAReakcije drugog reda
Neutralizacije baza I kiselina Hidrolize Hemijske reakcije neutralnih soli Esterifikacije
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
A + B + C D + E + ...
A + A + B D + E + ...
CBAk
dt
Ad
O2 + 2NO 2NO2
BAk
dt
Ad 2
HEMIJSKA KINETIKAReakcije trećeg reda
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
k
dt
Ad
ktAA 0
Adsorpcija gasova i tečnosti Heterogena kataliza Elektroliza
HEMIJSKA KINETIKAReakcije nultog reda
Brzina ne zavisi od koncentracije reaktanata vec samo od veličine površine.
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
DCk 11
11
BAk11
A + B C + Dk1
k-1
DCkBAk 11
Kk
k
BA
DC
1
1
HEMIJSKA KINETIKAKinetika i ravnoteža
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
A + B C + Dk1
k-1
Kk
k
BA
DC
1
1
K > 1, k1 > k-1 K < 1, k1 < k-1
Guldberg i Waage (1867)Zakon o dejstvu masa
HEMIJSKA KINETIKAKinetika i ravnoteža
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
• K>>1, dominira direktna reakcija, ravnoteža pomjrena ka proizvodima reakcije
• K<<1, dominira povratna reakcija, ravnoteža je pomjerena ka reaktantima
HEMIJSKA RAVNOTEŽA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Ukoliko se za sistem koji je u ravnoteži,promijeni bilo koji od spoljašnjih faktora (c, p,T), sistem se suprostavlja toj promjeni svedok se opet ne uspostavi ravnoteža.
Kao “undo” na računaru !!!
HEMIJSKA RAVNOTEŽALe Šateljeov princip
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
koncentracija
temperatura
pritisak
Samo za gasovite sisteme!!!!
Prisustvo katalizatora
HEMIJSKA RAVNOTEŽA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
• Poveća se konc. reaktanata ka produktima
• Smanji se konc. reaktanata ka reaktantima
•Poveća se konc. produkata ka reaktantima
•Smanji se konc. produkata ka produktima
HEMIJSKA RAVNOTEŽA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
• Pretpostavimo da je direktna reakcija egzotermna
– povećanje temperature ka reaktantima
– Sniženje temperatureka produktima
A + B AB , ∆H<0
HEMIJSKA RAVNOTEŽA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
HEMIJSKA RAVNOTEŽA
povećanje pritiska ka manjem broju molekula gasa
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
Prisustvo katalizatora
• Smanjuju energiju aktivacije u povećavaju brzinu reakcije.
• Povećava se brzina i direktne i povratne reakcije,
• dakle, katalizatori ne utiču na ravnotežu!
• Ravnoteža se brže uspostavlja!
HEMIJSKA RAVNOTEŽA
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals
• Dodamo kiseonik??
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals
• Ohladimo sistem?
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals
• Povećamo veličinu suda?
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals
• Smanjimo koncntraciju SO3?
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals
• Dodamo katalizator da ubrazamo oksidaciju?
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
2NaHCO3(s) Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2(g)
• Smanjimo koncentraciju CO2?
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA
2NaHCO3(s) Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2(g)
• Dodamo Na2CO3 (s)?
OPŠTA I NEORGANSKA HEMIJA BIOLOGIJA