Exothermic+and+Endothermic+•  Example:)•  When)carbon)powder)combusts)

in)oxygen)gas,)393.5)kJ)of)energy)is)released)in)an)open)system.)!  the)balanced)equation)for)the)

reaction,)including)ΔH)!  the)thermochemical)equation)!  exothermic)or)endothermic?)!  potential)energy)diagram)for)

the)reaction)!  chemical)formula)for)the)

activated)complex)!  why)there)is)an)activation)

energy)!  3)different)ways)to)speed)up)

the)reaction)(besides)adding)a)catalyst))

!  2)different)ways)to)measure)the)reaction)rate)

C -- - 02

"E

- -

II OH

Rxn progress

CLS) t 02cg ) → CO2Lg)

DH = - 393 - 5kJ

Ccs) t 02cg , → 2cg) t393 . 5KJ

EXO

Due to repulsion of ve-

from C and Oz

TSA C (powder ) , TT, TP ( by addingmore

Oz or H V )

* mass of system , I mass of Ccs)

Factors(Affec?ng(Rate(•  Example:)List)three%methods)(other)than)adding)a)catalyst))that)would)increase)the)reaction)rate)for)each)of)the)following)reactions:))

)•  4Na(s))+)O2(g))!)2Na2O(s))+)heat)

•  NH4Cl(aq))!)NH3(aq))+)HCl(aq);)ΔH>0)

•  8Fe(s))+)S8(s))!)8FeS(s);)ΔH)=)L230.kJ)

Factors(Affec?ng(Rate(•  4Na(s))+)O2(g))!)2Na2O(s))+)heat)

•  NH4Cl(aq))!)NH3(aq))+)HCl(aq))

)•  8Fe(s))+)S8(s))!)8FeS(s);)ΔH)=)L230.kJ)

RSA of Na

TIP of Oz ( add more Oz )

TT

TIENHill ] ( add more NH4C1 )

T T

ASA of Fe

TSA of S

T T

Adding(Catalyst/(Inhibitor(•  Addition)of)catalyst)causes)Ea)to)be)lower.)Molecules)will)choose)to)take)the)“low)energy”)pathway)to)turn)into)products.)

•  Inhibitor)works)in)the)opposite)way.)A

Catalyst(•  Catalyst)provides)an)alternate)pathway)for)molecules)to)react)(it)changes)the)reaction%mechanism))

•  The)catalytic)pathway)has)a)lower%activation%energy%%

•  The)catalyst)is)actively)involved)in)the)reaction,)consumed)at)some)point,)and)then)regenerated)

•  The)catalyst)usually)does)not)appear)in)the)overall)chemical)reaction)as)reactant)or)product.)

)

Catalyst(and(Boltzmann(Distribu?on(curve(

Fraction)of)Molecules)

Kinetic)Energy) Ea(uncatalyzed))

Ea(catalyzed))(inhibitor)

Ea

|oo÷$s-

Catalyst(and(PE(diagram(Potential)Energy)(kJ))

Reaction)Progress)

Ea)(uncatalyzed))Ea)(catalyzed))

•  Catalyst%speeds)up)BOTH)forward)and)reverse)reaction.)

)

-

O

Catalysts(•  Examples)of)catalysts)and)what)they)do:)•  )Heterogenous)catalysts)(provides)a)surface)area)for)molecules)to)attach)[adsorb])and)react))" Platinum,)Palladium,)and)Nickel)are)examples)•  Catalytic%converters)in)cars)uses)platinum)and)other)transition)metals)to)convert)exhaust)(nitrogen)dioxide,)carbon)monoxide,)etc))into)less)harmful)gases)(like)nitrogen)gas,)carbon)dioxide))•  Hydrogenation)of)alkenes)into)alkanes)(production)of)saturated)fats,)solid)shortenings))

⑦

-

C-→CnHzn

↳ cnttzntz

Catalysts(•  )Homogeneous%catalysts)(same)phase)as)reactant)molecules))" Pollutants%(nitric%oxide,%CFCs%[chloro?luorocarbons])%that)either)produce)or)destroy)ozone.))•  Nitric)oxide)catalyzes)the)production)of)O3)(ozone))in)the)lower)atmosphere)(sea)level).)Ozone)is)a)respiratory)irritant,)and)high)levels)can)be)toxic.)•  CFCs)(which)produce)chlorine)atoms))break)down)ozone)in)the)upper)atmosphere.)Ozone)is)necessary)to)protect)us)against)UV)rays.))

②

-

✓ gas ✓ gas

Catalysts(" %AcidCcatalysis%in)organic)reactions)are)extremely)common.)For)example,)the)esteri^ication)of)alcohol)and)carboxylic)acids)require)an)acid)to)make)the)rate)appreciable)at)room)temperature.)

" )Enzymes%in%our%bodies)speed)up)many)reactions)that)without,)we)should)die)•  The)general)mechanism)for)this)is)

!+"→!")!"#→!+#)

•  Where)S)is)the)substrate)(reactant),)E)the)enzyme,)and)P)the)product)

•  When)[S])is)low,)rate)law)is)^irstLorder)•  When)[S])is)high,)rate)law)is)zerothLorder)

Factors(Affec?ng(Rate…((State%considera-on%

•  There)are)additional)factors)that)determine)how)fast)a)reaction)may)go:)1.  The)phase)of)the)reaction)in^luence)how)fast)

the)reaction)goes:)" )Aqueous)reactions)are)the)fastest)due)to)ions)having)electrostatic)attraction)and)water)helps)break)apart)reactant)bonds)

" Gases)react)faster)than)liquids,)which)react)faster)than)solids)due)to)molecular)speeds)and)energy)(gases)have)highest)energy))

aq%>>%g%>%l%>%s% %(general%trend)%

Factors(Affec?ng(Rate(•  Examples:)

" )Precipitation)reactions)between)lead)nitrate)and)sodium)chloride)occur)almost)instantaneously.))

))" )Rusting)of)iron)(reaction)between)solid)iron)and)oxygen)gas))takes)much)longer.)

)

Nature(of(Reactant(Effect%•  Final)factor)to)consider)is)the)complexity)of)molecules)(“nature)of)reactants”))

)Large)and)complex)molecules)have)a)smaller)chance)of)colliding)in)the)correct)orientation)due)to)geometry))•  Example:)

" )Organic)reactions)tend)to)take)much)longer)due)to)having)many)carbon)and)hydrogen)atoms)that)are)in)the)way)of)the)reaction)site)

" )Electrochemical)reactions)(ones)that)transfer)eL))can)happen)quite)quickly)because)all)that)needs)to)happen)is)for)an)eL)to)transfer)from)one)reactant)to)the)other)

Nature(of(Reactant(Effect(Some)elements)just)react)faster)than)others)

•  Elements)in)the)same)family)may)react)similarly)due)to)having)similar)properties,)but)the)speeds)can)vary)•  Example:)

" )All)alkali)metals)react)strongly)with)water)to)produce)hydrogen)gas.)However,)Rb)and)Cs)react)signi^icantly)faster)than)Li)and)Na)(even)though)these)are)dangerous)already!))

Nature(of(Reactant(Effect(Some)bonds)are)stronger)than)others))

)•  It)requires)more)energy)to)break)stronger)and)shorter)bonds.)•  Example:)

" 3O2)⇌)2O3)•  Forward)reaction)is)expected)to)be)slower)as)O2)has)bond)order)2)which)requires)more)energy)to)break,)compared)to)breaking)a)bond)with)bond)order)1.5)in)O3.)

1.)Predict)which)reaction/trial)would)complete)the)fastest)and)which)slowest)))

Trial%#% Concentration%of%hydrogen%gas%

Phase%and%condition%of%unsaturated%fat%

Temperature% Catalyst%used% Fatty%acid%used%

1% 1.0)M( Liquid( 300oC( Nickel( C10(2% 1.0)M( Solid,)powder( 300oC( Platinum( C20(3% 0.10)M( Solid,)chunks( 200oC( Platinum( C20(4% 0.010)M( Solid,)chunks( 200oC( Platinum( C20(

✓Fastest

0 ;r

ir

r

o:

(slowest

2.)A)5th)trial)was)performed)with)the)following)conditions:)What)could)explain)why)trial)4)was)faster)than)trial)5?)))

Trial%#% Concentration%of%hydrogen%gas%

Phase%and%condition%of%unsaturated%fat%

Temperature% Catalyst%used% Fatty%acid%used%

1% 1.0)M( Liquid( 300oC( Nickel( C10(2% 1.0)M( Solid,)

powder(300oC( Platinum( C20(

3% 0.10)M( Solid,)chunks(

200oC( Platinum( C20(

4% 0.010)M( Solid,)chunks(

200oC( Platinum( C20(

5% 10.0%M% Liquid% 500oC% Platinum% CC30%

A↳ dueto sizeof

✓

✓ v v

3.)Do)we)expect)a)10oC)increase)in)trial)#1)to)double)the)rate)of)reaction?)Why)or)why)not?))Trial%#% Concentration%of%

hydrogen%gas%Phase%and%condition%of%

unsaturated%fat%

Temperature% Catalyst%used% Fatty%acid%used%

1% 1.0)M( Liquid( 300oC( Nickel( C10(2% 1.0)M( Solid,)

powder(300oC( Platinum( C20(

3% 0.10)M( Solid,)chunks(

200oC( Platinum( C20(

4% 0.010)M( Solid,)chunks(

200oC( Platinum( C20(

5% 10.0%M% Liquid% 500oC% Platinum% CC30%

/Tors

low

rxn1

true .

No , ble rxn is expectedtobe already fast .

1. What)is)the)change)in)enthalpy)of)the)forward)reaction?)2. What)is)the)activation)energy)of)the)reverse)reaction?)3. What)is)the)energy)of)the)activated)complex)in)the)catalyzed)reaction?))4. Is)the)reverse,)catalyzed)reaction)exothermic)or)endothermic?)

→+20KJ

→- 20KJ

80 KJ (not 60KJwhich is Ea)

Exothermic