hemijska kinetika - hemija.me ~ portal za...

HEMIJSKA KINETIKA

MEDICINSKA BIOHEMIJA SA HEMIJOM (OPŠTI I NEORGANSKI DIO) MEDICINA

Koraci u određivanju mehanizma hemijske reakcije

HEMIJSKA KINETIKA


HEMIJSKA KINETIKA


Aktivni sudari Aktivirani kompleks

Energija aktivacije

HEMIJSKA KINETIKA Faktori koji utiču na brzinu reakcije


1. Fizičko stanje reaktanata 2. Koncentracija reaktanata 3. Temperatura 4. Prisustvo katalizatora



1. Fizičko stanje reaktanata



1. Fizičko stanje reaktanata 2. Koncentracija reaktanata




...... xXuUbBaA

dt

prod

dt

reaktdbrzina

..

dt

prod

dt

Xd

xdt

Ud

udt

Bd

bdt

Ad

a

.1111




A → B



1. Fizičko stanje reaktanata 2. Koncentracija reaktanata 3. Temperatura




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




Obično su specifični za dati tip reackije -

Osjetljivi su na prisustvo promotora i katalitičkih otrova -

Ne utiču na konstantu ravnoteže -

Sa gledišta hemijske kinetike, hemijske reakcije se mogu podijeliti -

HEMIJSKA KINETIKA

elementarne složene


HEMIJSKA KINETIKA Elementarne 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




aA+bB proizvodi

bd A1 aυ=- =k A B

a dt

a i b - molekularnost a + b - ukupna molekularnost




aA+bB proizvodi

bd A1 aυ=- =k A B

a dt

O3 → O2 + O monomolekularna

CO + Cl2 → COCl2 bimolekularna

Sa gledišta hemijske kinetike, hemijske reakcije se mogu podijeliti -

HEMIJSKA KINETIKA

elementarne složene


HEMIJSKA KINETIKA Složene 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



aA+bB proizvodi

βd A1υ=- =k A B

a dt

Zakon o dejstvu masa

Guldberg-Vageov zakon



aA+bB proizvodi

βd A1υ=- =k A B

a dt

α,β – red reakcije

n = α + β + … ukupan red reakcije

Eksperimentalni podaci o brzini hemijske reakcije

tfAA

Direktne metode - gravimetrija - volumetrija

Indirektne metode

– apsorpcija svetlosti određene λ -elektična provodljivost

- optička rotacija



A B A B + C + ...ili

Ak

dt

Ad

t0 - [A]0; t - [A]t = [A]

kdtA

Ad

tA

A

dtkA

Ad

00

ktAA 0lnln

ktAA 0lnln

kteAA 0

HEMIJSKA KINETIKA Reakcije prvog reda


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 KINETIKA Reakcije prvog reda


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 KINETIKA Karakteristično vrijeme hemijskog procesa


2. Poluvrijeme procesa (t½) je ono vreme za koje koncentracija reagujućih supstanci spadne na polovinu polazne vrijednosti.

693.021 t

A0

2

0A

e

A0

t½

2ln21 t

Reakcije slobodnih radikala imaju t½ od 10-4 do 10-5s

Reakcije jona u rastvorima imaju t½ oko 10-8s

HEMIJSKA KINETIKA Karakteristično vrijeme hemijskog procesa


A + B C + D

BAk

dt

Ad

ktAB

BA

AB

0

0

00

ln1

- Izraz za brzinu reakcije:

BAk

dt

Bd

ili

xbxakdt

dx

- Integralna jednačina:

ktxab

xba

ab

ln

1ili

00 BA

HEMIJSKA KINETIKA Reakcije drugog reda


ktABe

B

A

B

A00

0

0

tABkB

A

B

A00

0

0lnln

odsječak nagib

B

Aln

0

0lnB

A

t



B

Aln

0

0lnB

A

t



Neutralizacije baza I kiselina Hidrolize Hemijske reakcije neutralnih soli Esterifikacije

A + B + C D + E + ...

A + A + B D + E + ...

CBAk

dt

Ad

O2 + 2NO 2NO2

BAk

dt

Ad 2

HEMIJSKA KINETIKA Reakcije trećeg reda


k

dt

Ad

ktAA 0

Adsorpcija gasova i tečnosti Heterogena kataliza Elektroliza

HEMIJSKA KINETIKA Reakcije nultog reda


Brzina ne zavisi od koncentracije reaktanata vec samo od veličine površine.

-Rezultujuća brzina je jednaka algebarskom zbiru svih brzina koje utiču na promenu koncentracije posmatranog učesnika reakcije

A

E

D

2B

Ck3

k2k-2

k1

k4

AkkkBkCk

dt

Ad432

2

21

HEMIJSKA KINETIKA Konsekutivne i paralelne reakcije


DCk 11

11

BAk11

A + B C + Dk1

k-1

DCkBAk 11

Kk

k

BA

DC

1

1

HEMIJSKA KINETIKA Kinetika i ravnoteža


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 KINETIKA Kinetika i ravnoteža


• K>>1, dominira direktna reakcija, ravnoteža pomjrena ka proizvodima reakcije

• K<<1, dominira povratna reakcija, ravnoteža je pomjerena ka reaktantima

HEMIJSKA RAVNOTEŽA


Ukoliko se za sistem koji je u ravnoteži, promijeni bilo koji od spoljašnjih faktora (c, p, T), sistem se suprostavlja toj promjeni sve dok se opet ne uspostavi ravnoteža.

Kao “undo” na računaru !!!

HEMIJSKA RAVNOTEŽA Le Šateljeov princip


koncentracija

temperatura

pritisak

Samo za gasovite sisteme!!!!

Prisustvo katalizatora


HEMIJSKA RAVNOTEŽA

• 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

• Pretpostavimo da je direktna reakcija egzotermna

– povećanje temperature ka reaktantima

– Sniženje temperature ka produktima

A + B AB , ∆H<0


HEMIJSKA RAVNOTEŽA

N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)


HEMIJSKA RAVNOTEŽA

povećanje pritiska ka manjem broju molekula gasa

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

S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals

• Dodamo kiseonik??


S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals

• Ohladimo sistem?


S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals

• Povećamo veličinu suda?


S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals

• Smanjimo koncntraciju SO3?


S8(g) + 12O2(g) 8 SO3(g) + 808 kcals

• Dodamo katalizator da ubrazamo oksidaciju?


2NaHCO3(s) Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2(g)

• Smanjimo koncentraciju CO2?


2NaHCO3(s) Na2CO3 (s) + H2O (g) + CO2(g)

• Dodamo Na2CO3 (s)?


hemijska kinetika - hemija.me ~ portal za...

Documents