Wykład 4. Anna Ptaszek. 27 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 4. Anna Ptaszek 1 / 31

Podobne dokumenty
Wykład 4. Anna Ptaszek. 9 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 4. Anna Ptaszek 1 / 29

Wyznaczanie stałej szybkości reakcji wymiany jonowej

KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3. fermentacja alkoholowa

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3. fermentacja alkoholowa

Inżynieria Biomedyczna

Kinetyka. Kinetyka. Stawia dwa pytania: 1)Jak szybko biegną reakcje? 2) W jaki sposób przebiegają reakcje? energia swobodna, G. postęp reakcji.

Kinetyka. energia swobodna, G. postęp reakcji. stan 1 stan 2. kinetyka

Chemia ogólna nieorganiczna Wykład XII Kinetyka i statyka chemiczna

Wykład 21 XI 2018 Żywienie

Kinetyka chemiczna jest działem fizykochemii zajmującym się szybkością i mechanizmem reakcji chemicznych w różnych warunkach. a RT.

fermentacja alkoholowa erozja skał lata dni KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3 min Karkonosze Pielgrzymy (1204 m n.p.m.)

Inżynieria Biomedyczna

ZADANIE 1 W temperaturze 700 K gazowa mieszanina dwutlenku węgla i wodoru reaguje z wytworzeniem pary wodnej i tlenku węgla. Stała równowagi reakcji

Podstawy termodynamiki

1. Zaproponuj doświadczenie pozwalające oszacować szybkość reakcji hydrolizy octanu etylu w środowisku obojętnym

Odwracalność przemiany chemicznej

Wykład 5. Anna Ptaszek. 9 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 5. Anna Ptaszek 1 / 20

a) 1 mol b) 0,5 mola c) 1,7 mola d) potrzebna jest znajomość objętości zbiornika, aby można było przeprowadzić obliczenia

STECHIOMETRIA SPALANIA

Wykład 5. Anna Ptaszek. 30 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemiczne podstawy procesów przemysłu

STECHIOMETRIA SPALANIA

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

Kinetyka i równowaga reakcji chemicznej

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

Chemia fizyczna 2 - wykład

erozja skał lata KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3 min Karkonosze Pielgrzymy (1204 m n.p.m.)

Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu - reakcje egzoenergetyczne i endoenergetyczne, szybkość reakcji chemicznych

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

Dysocjacja kwasów i zasad. ponieważ stężenie wody w rozcieńczonym roztworze jest stałe to:

Enzymologia I. Kinetyka - program Gepasi. Uniwersytet Warszawski Wydział Biologii Zakład Regulacji Metabolizmu

Chemia - laboratorium

A B. Modelowanie reakcji chemicznych: numeryczne rozwiązywanie równań na szybkość reakcji chemicznych B: 1. da dt. A v. v t

Przykładowy zestaw zadań z chemii Odpowiedzi i schemat punktowania poziom podstawowy

KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

Podstawy kinetyki i termodynamiki chemicznej. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Terminy. Omówienie kolokwium I. Poprawa kolokwium I. Poprawa kolokwium II g. 15, s g. 15, s g. 15, s.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. ILOŚCIOWE ZBADANIE SZYBKOŚCI ROZPADU NADTLENKU WODORU.

PRACOWNIA CHEMII. Kinetyka reakcji chemicznych (Fiz1)

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI REAKCJI I ENERGII AKTYWACJI

Tematy i zakres treści z chemii - zakres rozszerzony, dla klas 2 LO2 i 3 TZA/archt. kraj.

Wpływ wybranych czynników na efektywność procesu

Procentowa zawartość sodu (w molu tej soli są dwa mole sodu) wynosi:

Materiały do zajęć dokształcających z chemii nieorganicznej i fizycznej. Część IV - Elementy termodynamiki i kinetyki chemicznej

1. Określ, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji syntezy pary wodnej z pierwiastków przy zwiększeniu objętości zbiornika reakcyjnego:

Plan dydaktyczny z chemii klasa: 2TRA 1 godzina tygodniowo- zakres podstawowy. Dział Zakres treści

Opracował: dr inż. Tadeusz Lemek

Przemiany/Reakcje chemiczne

Kinetyka reakcji chemicznych

c t x v KINETYKA CHEMICZNA

Politechnika Warszawska. Wydział Budownictwa Mechaniki i Petrochemii w Płocku Laboratorium Chemii Budowlanej

TERMOCHEMIA SPALANIA

Obliczanie wydajności reakcji

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

To jest. Ocena bardzo dobra [ ] energetycznych. s p d f. Ocena dobra [ ] izotopowym. atomowych Z. ,, d oraz f.

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

a) jeżeli przedstawiona reakcja jest reakcją egzotermiczną, to jej prawidłowy przebieg jest przedstawiony na wykresie za pomocą linii...

Termochemia elementy termodynamiki

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

podstawami stechiometrii, czyli działu chemii zajmującymi są obliczeniami jest prawo zachowania masy oraz prawo stałości składu

Obliczenia stechiometryczne, bilansowanie równań reakcji redoks

Reakcje enzymatyczne. Co to jest enzym? Grupy katalityczne enzymu. Model Michaelisa-Mentena. Hamowanie reakcji enzymatycznych. Reakcje enzymatyczne

Chemia fizyczna (2013/2014) kinetyka chemiczna

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Wykład 10 Równowaga chemiczna

Podstawy kinetyki i termodynamiki chemicznej. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego

Kryteria oceniania z chemii kl VII

Chemia fizyczna/ termodynamika, 2015/16, zadania do kol. 2, zadanie nr 1 1

TERMOCHEMIA. TERMOCHEMIA: dział chemii, który bada efekty cieplne towarzyszące reakcjom chemicznym w oparciu o zasady termodynamiki.

1 Kinetyka reakcji chemicznych

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Równowagi w roztworach wodnych

Badanie kinetyki katalitycznego rozkładu H 2 O 2

KINETYKA INWERSJI SACHAROZY

BIOTECHNOLOGIA. Materiały do ćwiczeń rachunkowych z chemii fizycznej kinetyka chemiczna, 2014/15

Modelowanie reakcji chemicznych

Ćwiczenie 14. Maria Bełtowska-Brzezinska KINETYKA REAKCJI ENZYMATYCZNYCH

Laboratorium Inżynierii Bioreaktorów

KONKURS CHEMICZNY ROK PRZED MATURĄ

ogromna liczba małych cząsteczek, doskonale elastycznych, poruszających się we wszystkich kierunkach, tory prostoliniowe, kierunek ruchu zmienia się

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

Układ Graficzny przygotowano na podstawie materiałów egzaminacyjnych CKE

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wpływ stężenia kwasu na szybkość hydrolizy estru

Ć W I C Z E N I E 1. Kinetyka roztwarzania miedzi metalicznej w roztworach amoniakalnych

ĆWICZENIE NR 11 KINETYKA WYMIANY IZOTOPOWEJ W UKŁADZIE HOMOGENICZNYM

Wykład 12. Anna Ptaszek. 16 września Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Fizykochemia biopolimerów - wykład 12.

Wskaż grupy reakcji, do których można zaliczyć proces opisany w informacji wstępnej. A. I i III B. I i IV C. II i III D. II i IV

Zagadnienia. Budowa atomu a. rozmieszczenie elektronów na orbitalach Z = 1-40; I

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

Wzory sumaryczne i strukturalne związków

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Chemia Poziom rozszerzony

Transkrypt:

Wykład 4 Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego 27 października 2015 1 / 31

Podstawy kinetyki chemicznej pochodna funkcji i jej interpretacja, pojęcie szybkości i prędkości, stechiometria reakcji, równanie szybkości reakcji, cząsteczkowość reakcji, rzędowość reakcji, energia aktywacji, reakcje następcze i równoległe. 2 / 31

y y y y pochodna funkcji i jej interpretacja 1500 1000 500 0 funkcja wyj ciowa 0.001*x**3+0.2*x -500-1000 punkt przegi cia -1500-100 -50 0 50 100 x 35 0.003*x**2+0.2 30 25 I pochodna 20 15 10 zeruje si 5 0-100 -50 0 50 100 x 0.6 0.006*x 0.00606 0.006 0.4 0.00604 0.2 II pochodna 0.00602 III pochodna 0 zeruje si 0.006-0.2 0.00598-0.4 0.00596-0.6-100 -50 0 50 100 x 0.00594-100 -50 0 50 100 x 3 / 31

pochodna funkcji i jej interpretacja 35 30 25 20 y y 0.003*x**2+0.2 15 10 5 0-100 -50 0 50 100 x 0.6 0.006*x 0.4 0.2 I pochodna 0-0.2-0.4-0.6-100 -50 0 50 100 x 4 / 31

szybkość a prędkość szybkość, r określa zmianę pewnej wielkości (np. droga, objętość, stężenie) w czasie r = d prędkość, v określa zmianę drogi jaką przebywa ciało w czasie v = ds 5 / 31

, r określa zmianę stężenia reagenta w czasie r = ds jednostka: [ mol ] dm 3 s reagenty to substancje biorące czynny udział w reakcji: substraty i produkty 6 / 31

αa + βb γc + δd αa γc C A 0 5 4 substratu A ubywa stezenie, mol/cm 3 3 2 produktu C przybywa 1 0 0 20 40 60 80 100 czas, s 7 / 31

αa + βb γc + δd S A 0 5 S B 0 substratów A i B ubywa 4 stezenie, mol/cm 3 3 2 produktów C i D przybywa 1 0 0 20 40 60 80 100 czas, s 8 / 31

Jeżeli stężenie substratu maleje w czasie (jest zużywany) to: ds A < 0 Zatem szybkość zużywania substratu można zapisać jako: r A = ds A Jeżeli stężenie produktu rośnie w czasie (powstaje) to: ds D > 0 Natomiast szybkość powstawania produktu: r D = ds D 9 / 31

αa + βb γc + δd 5 0 S A ds A /<0 4 substratu A ubywa stezenie, mol/cm 3 3 2 dsa/<0 ds C />0 produktu C przybywa 1 dsa/<0 ds C />0 0 0 20 40 60 80 100 czas, s 10 / 31

0.002 0.001 szybkosc zmiany stezenia reagentow 0-0.001-0.002-0.003-0.004-0.005 0 1 2 3 4 5 stezenie reagenta 11 / 31

Ponao znajomość współczynników stechiometrycznych: upoważnia do zapisu: αa + βb γc + δd r A α = r B β = r C γ = r D δ 12 / 31

Przykład: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 szybkość zużywania wody: szybkość powstawania H 2 : r H2 O = ds H 2 O r H2 = ds H 2 ponieważ współczynnik stechiometryczny wody α = 1 i wodoru δ = 3 to: r H2 O 1 = r H 2 3 13 / 31

Przykład: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 3 r H2 O = r H2 z tego wynika, że szybkość zużywania wody jest trzy razy mniejsza niż szybkość tworzenia wodoru. r H2 O = r CO natomiast szybkość zużywania wody jest jest równa szybkości tworzenia tlenku węgla. 14 / 31

można wyrazić za pomocą stężeń reagentów: r = k (S A ) a (S B ) b (S C ) c (S D ) d aby zaszła reakcja musi dojść do efektywnego zderzenia cząsteczek substratów. 0.002 0.001 szybkosc zmiany stezenia reagentow 0-0.001-0.002-0.003-0.004-0.005 0 1 2 3 4 5 stezenie reagenta 15 / 31

rząd reakcji r = k (S A ) a (S B ) b (S C ) c (S D ) d rząd reakcji (względem reagenta) określają współczynniki a, b, c i d z równania szybkości reakcji, stała szybkości reakcji to współczynnik proporcjonalności k z równania na szybkość reakcji 16 / 31

Przykład: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 jeżeli szybkość zużywania wody zależy tylko od stężenia wody (jest jej w nadmiarze): r H2 O = ds H 2 O = k S H2 O jeżeli szybkość zużywania wody zależy od stężenia wody i metanu: r H2 O = ds H 2 O = k S H2 O S CH4 17 / 31

Przykład: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 jeżeli szybkość powstawania CO zależy tylko od stężenia wody (jest jej w nadmiarze): r CO = ds CO = r H2 O = k S H2 O jeżeli szybkość powstawania CO zależy od stężenia wody i metanu: r CO = ds CO = r H2 O = k S H2 O S CH4 18 / 31

Przykład: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 jeżeli szybkość powstawania H 2 zależy tylko od stężenia wody (jest jej w nadmiarze): r H2 = 3 r H2 O = 3 k S H2 O jeżeli szybkość powstawania H 2 zależy od stężenia wody i metanu: r H2 = 3 r H2 O = 3 k S H2 O S CH4 19 / 31

rząd reakcji r = k (S A ) a (S B ) b (S C ) c (S D ) d Przykład: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 rząd reakcji (względem reagenta) określają współczynniki a, b, c i d z równania szybkości reakcji: r = r H2 = 3 r H2 O = 3 k S H2 O jest to reakcja I-rzędowa względem wody (b=1) 20 / 31

rząd reakcji r = k (S A ) a (S B ) b (S C ) c (S D ) d Przykład: CH 4 + H 2 O CO + 3H 2 rząd reakcji (względem reagenta) określają współczynniki a, b, c i d z równania szybkości reakcji: r = r CO = r H2 O = k S H2 O S CH4 jest to reakcja I-rzędowa względem wody (b=1) i I-rzędowa względem metanu (a=1) 21 / 31

reakcja odwracalna: αa + βb γc + δd r A = ds A = k 1 S a A S b B k 2 S c C S d D 22 / 31

reakcje równoległe: α 1 A βb α 2 A γc r A = ds A = k 1 S a A + k 2 S b A r B = ds B r C = ds C = k 1 S a A = k 2 S a A 23 / 31

stezenie reagenta SC SB SA czas rakcji 24 / 31

reakcje następcze: α 1 A βb γc r A = ds A = k 1 SA a w przypadku reakcji I-rzędowych względem reagentów: r A = ds A = k 1 S A r B = ds B = k 1 S A k 2 S B r C = ds C = k 2 S B 25 / 31

stezenie reagenta SC SB SA t max czas rakcji 26 / 31

energia aktywacji energia A B A B E1 dolina substratów E2 C D dolina produktów droga reakcji egzotermicznej 27 / 31

energia aktywacji energia A B C D E1 dolina produktów E2 A B dolina substratów droga reakcji endotermicznej 28 / 31

energia aktywacji Wartość stałej szybkości reakcji k nie zależy od stężenia reagentów ale od temperatury. Stała szybkości k opisuje częstość zderzeń aktywnych (efektywnych) pomiędzy cząsteczkami. Ilościowo zależność stałej szybkości od temperatury ujmuje równanie Arrheniusa: ( ) E k = k o exp RT J mol, E - energia aktywacji k o - współczynnik częstości zderzeń. 29 / 31

energia aktywacji 0.014 0.012 0.01 k stala szybkosci 0.008 0.006 0.004 0.002 0 290 295 300 305 310 315 T, K 30 / 31

energia aktywacji ln(k) = B E RT -4-4.5-5 -5.5-6 lg(k) -6.5-7 -7.5-8 -8.5 0.00315 0.0032 0.00325 0.0033 0.00335 0.0034 0.00345 1/T, 1/K 31 / 31