• Nie Znaleziono Wyników

Print W13 kinetyka

N/A
N/A
Info
Pobierz
Protected

Academic year: 2021

Share "Print W13 kinetyka"

Copied!
17
0
0

Ładowanie.... (Zobacz pełny tekst teraz)

Pobierz teraz ( 17 Stron )

Pełen tekst

(1)

1

Kinetyka

postęp reakcji ener gi a s w obodna, G te rm o d yn a m ik a te rm o d yn a m ik a ki n e tyka stan 1 stan 2

Kinetyka

Stawia dwa pytania:

1)Jak szybko biegną reakcje?

(2)

3

Jak szybko biegną reakcje?

1. Co to jest szybkość reakcji?

2. Jak wyznaczać szybkość reakcji?

3. Jak szybkość reakcji zależy od stężenia?

4. Jak szybkość reakcji zależy od temperatury?

4

Time Time

(a) (b) (c)

Co to jest szybkość reakcji?

NO

2

(g) → NO(g) + ½O

2

(g)

r = -

d[NO2] dt 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 0 100 200 300 400 czas, s st ęż en ie , c m o l/d m 3 ∆t ∆ c 110 s 0 ,00 26 α

r =

-= 2,4·10-5 mo//dm3·s 0,0026 110 mol dm3s

r = tg(α)

NO2 NO O2

(3)

5

Co to jest szybkość reakcji?

definicja szybkości reakcji

mol dm3s

r = -

∆csubstratu

=

∆t ∆cproduktu ∆t

r = =

∆csub νsub·∆t ∆cprod νprod·∆t

NO

2

(g) → NO(g) + ½O

2

(g)

ν

−1

1

½

Time Time (a) (b) (c)

Co to jest szybkość reakcji?

NO

2

(g) → NO(g) + ½O

2

(g)

r =

d[NO2]

r =

= 8,6·10-6 mo//dm3·s 0,0039−0,0045 −1·70 mol dm3s dNO2dt NO2 NO O2 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 st ęż en ie , c m o l/d m 3 70 s 0 ,00 06 70 s 0 ,00 03 0 ,00 06 NO2 NO O2

(4)

7 Time Time (a) (b) (c) 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 0 100 200 300 400 czas, s st ęż en ie , c m o l/d m 3 70 s 0 ,00 06 70 s 0 ,00 03 0, 0 0 0 6

Co to jest szybkość reakcji?

NO

2

(g) → NO(g) + ½O

2

(g)

r =

νd[NO] NOdt mol dm3s

r =

= 8,6·10-6 mo//dm3·s 0,0059−0,0053 1·70 NO2 NO O2 8 Time Time (a) (b) (c) 0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 0.01 0.011 0 100 200 300 400 czas, s st ęż en ie , c m o l/d m 3 70 s 0 ,00 06 70 s 0 ,00 03 0 ,00 06

Co to jest szybkość reakcji?

NO

2

(g) → NO(g) + ½O

2

(g)

r =

d[O2] mol dm3s

r =

= 2·4,3·10-6 mo//dm3·s = 8,6·10-6 mo//dm3·s 0,0031−0,0027 ½·70 νO2dt NO2 NO O2

(5)

9

Co to jest szybkość reakcji?

definicja szybkości reakcji

mol dm3s

r = ·

dci

dt

pochodna stężenia reagenta względem czasu

νi

1

Co to jest szybkość reakcji?

wnioski

• szybkość reakcji > 0

(6)

11

Jak wyznaczać szybkość reakcji?

1) Szybkość średnia w danym odcinku czasu – pomiar różnic stężeń, ∆c 2) Szybkość chwilowa – wyznaczenie stycznej w danej chwili, tg(α)

Sposób pomiaru szybkości reakcji zależy od typu stosowanego reaktora!!!!

substraty produkty

zbiornikowy przepływowy

definiujemy czas kontaktu dla różnych reaktorów

12

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia?

równanie kinetyczne

r = k[NO

2

]

n

k = stała szybkości reakcji (liczba wymierna>0)

n = rząd reakcji (liczba wymierna)

(7)

13

równanie kinetyczne

r = k[NO]

n1

[O

2

]

n2

n1+n2 = całkowity rząd reakcji (liczba wymierna)

NO

2

(g) → NO(g) + ½O

2

(g)

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia?

równanie kinetyczne

r = k[A]

na

[B]

nb

[C]

nc

[D]

nd

na,b,c,dwyznaczane są doświadczalnie

na+ nb+ nc+ nd= całkowity rząd reakcji

aA + bB

→ cC + dD

dowolne równanie sumaryczne

(8)

15

równanie kinetyczne dla reakcji I rzędu

r = k [A]

n = 1

aA

→ cC + dD

dowolne równanie sumaryczne

Rate =

−

∆

A

=

A

∆t

k

r =

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia?

po scałkowaniu

[A] = [A]

0

exp(-kt)

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0 100 200 300 400 czas, s st ęż en ie A , [A ] m ol /d m 3 16

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia?

czas połowicznego zaniku = czas

potrzebny do przemiany połowy

stężenia początkowego substratu

t

½

⇒

[A] = ½[A]

0

k

t

ln

2

2 1

=

(9)

17

równanie kinetyczne dla reakcji I rzędu

r = k [N

2

O

5

]

n = 1

2N

2

O

5

→ 4NO

2

+ O

2

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia?

czas połowicznego zaniku

12_294 [N2O5]0 0.1000 0.0100 0.0200 0.0300 0.0400 0.0500 0.0600 0.0700 0.0800 0.0900 [N2O5]0 2 [N2O5]0 4 [N2O5]0 8 50 100 150 200 250 300 350 400 t1/2 t1/2 t1/2 Time (s) [ N2 O5 ] (mol /L )

k

t

ln

2

2 1

=

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia?

dla n=1, t

½

nie zależy od stężenia początkowego

wnioski

(10)

19

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia?

wnioski ogólne

Podsumowanie – równania kinetyczne dla reakcji 0,1,2 rzędu

Rząd

O 1 2

Równanie kinetyczne r = k r = k [A] r = k [A]2

Postać całkowa [A] = - k t + [A]0 ln[A] = - k t + ln[A]0 [A]1 = kt + [A]

0

1

linearyzacja [A] versus t ln[A] versus t

[A] 1 versus t

Czas połowicznego rozpadu

2 k t1/2 =[A]0 k t1/2 =0.693 k [A]0 t1/2 = 1 20

Jak szybkość reakcji zależy od temperatury?

równanie Arrheniusa

k

=

Ae

−

E RT

a

/

z doświadczenia wynika, że: k = const·exp(-E/RT)

dlaczego tak się dzieje?

- cząsteczki muszą się zderzać

- tylko zderzenia posiadające pewną energię Easą aktywne 0 200 400 600 800 1000 0 200 400 600 T, K k

(11)

21

Jak szybkość reakcji zależy od temperatury?

0 5 _ 5 9 Re lative number of N 2 molecu les with gi ven velo city 0 V e lo c ity (m /s ) 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 2 7 3 K 1 2 7 3 K 2 2 7 3 K

Jak szybkość reakcji zależy od temperatury?

1 2 _ 3 0 0 T1 T2 0 0 Ea E n e rg y T2 > T1 Energia cząstek liczba cz ąstek

(12)

23

Jak szybkość reakcji zależy od temperatury?

Jak wyznaczyć energię aktywacji?

y = -91220x + 131,74 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 1/T, 1/K ln (k )

Logarytmiczna postać równania Arrheniusa ln(k) = ln(A) -E/RT

α

24

W jaki sposób przebiegają reakcje?

Jaki jest mechanizm reakcji?

1. Sumaryczna postać równania stechiometrycznego nie mówi nic o tym jak cząsteczki reagują ze sobą

2. Cząsteczki reagują w serii kroków pośrednich zwanych aktami elementarnymi

(13)

25

W jaki sposób przebiegają reakcje?

Jaki jest mechanizm reakcji?

2NO

2

(g) + F

2

(g) → 2NO

2

F(g)

r = k [NO2][F2] • równanie stechiometryczne • równanie kinetyczne • mechanizm

NO

2

+ F

2

→ NO

2

F + F

F + NO

2

→ NO

2

F

2NO

2

+ F

2

→ 2NO

2

F

se kw encja aktów eleme ntar ny ch Rów nanie sum ary cz ne

W jaki sposób przebiegają reakcje?

Jaki jest mechanizm reakcji?

2NO

2

(g) + F

2

(g) → 2NO

2

F(g)

r = k [NO2][F2] • równanie stechiometryczne • równanie kinetyczne • mechanizm

NO

2

+ F

2

→ NO

2

F + F

F + NO

2

→ NO

2

F

se kw encja aktów eleme ntar ny ch

Etap limitujący szybkość reakcji – najwolniejszy w sekwencji

(14)

27

W jaki sposób przebiegają reakcje?

Jaki jest mechanizm reakcji?

2NO

2

(g) + F

2

(g) → 2NO

2

F(g)

r = k [NO2][F2] • równanie stechiometryczne • równanie kinetyczne • mechanizm alternatywny

NO

2

+ NO

2

→ N

2

O

4

F

2

→ 2F

N

2

O

4

+ F → N

2

O

4

F

N

2

O

4

F → NO

2

F + NO

2

NO

2

+ F → NO

2

F

Niezgodność mechanizmu z równaniem kinetycznym wyklucza mechanizm 28

W jaki sposób przebiegają reakcje?

Jaki jest mechanizm reakcji?

Zgodność mechanizmu z równaniem kinetycznym nie dowodzi mechanizmu

2NO

2

(g) + F

2

(g) → 2NO

2

F(g)

r = k [NO2][F2] • równanie stechiometryczne • równanie kinetyczne • mechanizm

NO

2

+ F

2

→ NO

2

F + F

F + NO

2

→ NO

2

F

2NO

2

+ F

2

→ 2NO

2

F

se kw encja aktów eleme ntar ny ch Rów nanie sum ary cz ne

(15)

29

W jaki sposób przebiegają reakcje?

Reakcje katalityczne

• katalizator biorąc udział w reakcji chemicznej przyspiesza ją i kieruje w inną stronę lecz nie występuje w równaniu stechiometrycznym • działanie katalizatora polega na rozbiciu reakcji

na akty elementarne z udziałem katalizatora

Jak działa katalizator?

postęp reakcji en er gi a stan 1 stan 2 Ea Ea kat ∆H = ∆Hkat

(16)

31

C

2

H

4

+ H

2Kat .Co

→ C

2

H

6

Jak działa katalizator?

32 2. Adsorpcja substratu H2+ 2☺→ 2H☺ 3. Dyfuzja C2H4 4. Adsorpcja substratu C2H4+ 2☺→ C2H4☺2 1. Dyfuzja H2 5. Reakcja powierzchniowa C2H4☺2+ 2H☺→ C2H6☺2+ 2 ☺ 5. Desorpcja C2H6 C2H6☺2→ C2H6+ 2 ☺

(17)

33

C

2

H

4

+ H

2Kat .Co

→ C

2

H

6

Jak działa katalizator?

12_304 Ea (uncatalyzed ) Effective collisions (uncatalyzed) Effective collisions (catalyzed) Ea (catalyzed ) (a) (b) N u m be r of coll is ions w ith a given energy Number of collisions with a given en ergy Energy Energy

Cytaty

Pobierz teraz ( PDF - 17 Stron - 513.85 KB )

Powiązane dokumenty

Cząsteczki związków chemicznych przekazują sobie

Związek, który oddaje elektrony ulega utlenieniu, natomiast redukcji ulega ta cząsteczka, które elektrony przyjmuje.. Zazwyczaj utracie elektronu przez cząsteczkę towarzyszy

Badania struktury elektronowej cząsteczki NaRb

Najstarszą metodą wyznaczania krzywej energii potencjalnej z uŜyciem stałych cząsteczkowych jest półklasyczna metoda Rydberga-Kleina-Reesa (RKR).. Inverted Perturbation

Atomy i cząsteczki chemiczne

Wykazanie nieprawdziwości poglądu w rodzaju: skoro metal składa się z jednej części ziemi i jednej części ognia, a złoto składa się z jednej części ziemi i dwóch części

czyli o tym, jak uwięzić naładowane cząsteczki

Ponieważ kierunek, pod jakim wpada on w obszar ziemskiego pola magnetycz- nego jest dowolny, jego ruch można opisać jako złożenie dwóch ruchów: ruchu śrubowego wokół

CZĄSTECZKI I WIĄZANIA CHEMICZNE wybrane zagadnienia

Wiązanie pomiędzy różnymi atomami zawsze ma charakter mieszany, kowalencyjno – jonowy... Czyste wiązanie kowalencyjne występuje tylko pomiędzy identycznymi

O tym mówi nie tylko kraj!

W naszych warunkach ustrojowych obie te dziedziny znajdują się nieomal wyłącznie w ręku lub pod kontrolą państwa, a więc dyskusja o tych warunkach dialogu jest dyskusją o

Wiązania chemiczne i cząsteczki

Wiązania σ (sp 2 ) są „zlokalizowane” i tworzą sztywny szkielet, natomiast elektrony tworzące wiązania π są zdelokalizowane.. Funkcje te odpowiadają falom biegnącym

Atomy wieloelektronowe i cząsteczki

Dla elektronu pomiędzy protonami energia obniża się ponieważ oba protony są przyciągane przez elektron (oddziaływanie pomiędzy protonami jest ekranowane przez elektron)..