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

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

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

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

Inżynieria Biomedyczna

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

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

Inżynieria Biomedyczna

Chemia fizyczna 2 - wykład

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

Kinetyka i równowaga reakcji chemicznej

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

1 Kinetyka reakcji chemicznych

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

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

PRACOWNIA CHEMII. Kinetyka reakcji chemicznych (Fiz1)

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

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

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

Ćwiczenie 8 Wyznaczanie stałej szybkości reakcji utleniania jonów tiosiarczanowych

KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

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

Wyznaczanie stałej szybkości reakcji wymiany jonowej

KINETYKA INWERSJI SACHAROZY

Pojęcia podstawowe 1

c t x v KINETYKA CHEMICZNA

Ćwiczenie 14. Maria Bełtowska-Brzezinska KINETYKA REAKCJI ENZYMATYCZNYCH

Wykład 21 XI 2018 Żywienie

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

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

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

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

Wpływ wybranych czynników na efektywność procesu

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

Chemia ogólna nieorganiczna Wykład XII Kinetyka i statyka chemiczna

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

Laboratorium 5. Wpływ temperatury na aktywność enzymów. Inaktywacja termiczna

Badanie kinetyki katalitycznego rozkładu H 2 O 2

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

Termodynamika a Kinetyka chemi na

Wykład 10 Równowaga chemiczna

LABORATORIUM Z KATALIZY HOMOGENICZNEJ I HETEROGENICZNEJ WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI REAKCJI UTLENIANIA POLITECHNIKA ŚLĄSKA WYDZIAŁ CHEMICZNY

Chemia fizyczna (2013/2014) kinetyka chemiczna

KATALITYCZNE ODWODORNIENIE HEPTANU

Odwracalność przemiany chemicznej

ĆWICZENIE NR 11 KINETYKA WYMIANY IZOTOPOWEJ W UKŁADZIE HOMOGENICZNYM

Kiedy przebiegają reakcje?

Gazy. - Uniformly fills any container - Mixes completely with any other gas - Exerts pressure on its surroundings

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

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

Definicja szybkości reakcji

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

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

Kataliza heterogenna (heterogeniczna)

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI REAKCJI I ENERGII AKTYWACJI

Ćwiczenie 26 KATALITYCZNE ODWODNIENIE HEPTANOLU

Kinetyka reakcji hydrolizy sacharozy katalizowanej przez inwertazę

Gazy. Ciśnienie F S. p = 1 atm = Pa 1 atm = 760 mm Hg = 760 Torr. - Uniformly fills any container. - Mixes completely with any other gas

WYKŁADY. Matematyka. dla studentów I roku Farmacji WUM. dr Justyna Kurkowiak

Definicja szybkości reakcji

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Chemia - laboratorium

Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

Ćwiczenie 12 KATALITYCZNE ODWODORNIENIE HEPTANU

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

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

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

ĆWICZENIE 1. Farmakokinetyka podania dożylnego i pozanaczyniowego leku w modelu jednokompartmentowym

9 k KINETYKA CHEMICZNA

Definicja szybkości reakcji. Szybkości reakcji. Równanie kinetyczne reakcji ...

Kiedy przebiegają reakcje?

Modelowanie reakcji chemicznych

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

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

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

Karta modułu/przedmiotu

KINETYKA REAKCJI CO 2 Z WYBRANYMI TYPAMI AMIN W ROZTWORACH WODNYCH

Katedra Chemii Fizycznej Uniwersytetu Łódzkiego. Wyznaczanie stałej szybkości i rzędu reakcji metodą graficzną. opiekun mgr K.

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Kinetyka reakcji chemicznych

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

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

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

WYDZIAŁ CHEMICZNY POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ KATEDRA TECHNOLOGII CHEMICZNEJ. Laboratorium PODSTAWY TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

Laboratorium Inżynierii Bioreaktorów

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

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

Równowaga to stan w którym nie obserwuje się zmian wraz z upływem czasu

Podstawy termodynamiki

Podział reakcji chemicznych. 5. Reakcje chemiczne

CHEMIA FIZYCZNA KINETYKA CHEMICZNA

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Podstawy teoretyczne technologii chemicznej / Józef Szarawara, Jerzy Piotrowski. Warszawa, Spis treści. Przedmowa 13

10. Alkeny wiadomości wstępne

Ćwiczenie 7. Wyznaczanie stałej szybkości oraz parametrów termodynamicznych reakcji hydrolizy aspiryny.

Układ Graficzny przygotowano na podstawie materiałów egzaminacyjnych CKE

Wzrost fazy krystalicznej

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

Transkrypt:

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

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? 3 Co to jest szybkość reakcji? stężenie, c mol/dm 3 NO 2 (g) NO(g) + ½O 2 (g).11.1.9.8.7.6.5.4.3.2.1,26 Time NO 2 Time (a) (b) (c) c t 11 s α NO O 2 1 2 3 4 czas, s r = - d[no 2 ] r = - dt,26 mol 11 dm 3 s = 2,4 1-5 mo//dm 3 s r = tg(α) 4

Co to jest szybkość reakcji? definicja szybkości reakcji c substratu r = - = t c produktu t mol dm 3 s c sub r = = ν sub t c prod ν prod t NO 2 (g) NO(g) + ½O 2 (g) ν 1 1 ½ 5 Co to jest szybkość reakcji? stężenie, c mol/dm 3 NO 2 (g) NO(g) + ½O 2 (g).11.1.9.8.7.6.5.4.3.2.1 Time NO NO 2 2 Time (a) (b) (c),6 7 s 7 s NO NO O 2 O 2 1 2 3 4 czas, s,6,3 r = r = d[no 2 ] d NO2 dt,39,45 1 7 mol dm 3 s = 8,6 1-6 mo//dm 3 s 6

Co to jest szybkość reakcji? stężenie, c mol/dm 3 NO 2 (g) NO(g) + ½O 2 (g).11.1.9.8.7.6.5.4.3.2.1 Time NO 2 Time (a) (b) (c),6 7 s 7 s NO 1 2 3 4 czas, s,6,3 O 2 r = r = d[no] ν NO dt,59,53 mol 1 7 dm 3 s = 8,6 1-6 mo//dm 3 s 7 Co to jest szybkość reakcji? stężenie, c mol/dm 3 NO 2 (g) NO(g) + ½O 2 (g).11.1.9.8.7.6.5.4.3.2.1 Time NO 2 Time (a) (b) (c),6 7 s 7 s NO 1 2 3 4 czas, s,6,3 O 2 r = r = d[o 2 ] ν O2 dt,31,27 mol ½ 7 dm 3 s = 2 4,3 1-6 mo//dm 3 s = 8,6 1-6 mo//dm 3 s 8

Co to jest szybkość reakcji? definicja szybkości reakcji 1 r = ν i dc i dt mol dm 3 s pochodna stężenia reagenta względem czasu 9 Co to jest szybkość reakcji? wnioski szybkość reakcji > nie zależy od wyboru reagenta (substrat, produkt) 1

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!!!! definiujemy czas kontaktu dla różnych reaktorów substraty produkty zbiornikowy przepływowy 11 Jak szybkość reakcji zależy od stężenia? równanie kinetyczne NO 2 (g) NO(g) + ½O 2 (g) r = k[no 2 ] n k = stała szybkości reakcji (liczba wymierna>) n = rząd reakcji (liczba wymierna) 12

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia? równanie kinetyczne NO 2 (g) NO(g) + ½O 2 (g) r = k[no] n1 [O 2 ] n2 n1+n2 = całkowity rząd reakcji (liczba wymierna) 13 Jak szybkość reakcji zależy od stężenia? równanie kinetyczne aa + bb cc + dd dowolne równanie sumaryczne r = k[a] na [B] nb [C] nc [D] nd n a,b,c,d wyznaczane są doświadczalnie n a + n b + n c + n d = całkowity rząd reakcji 14

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia? równanie kinetyczne dla reakcji I rzędu aa cc + dd dowolne równanie sumaryczne r = k [A] n = 1 po scałkowaniu [A] = [A] exp(-kt) stężenie A, [A] mol/dm 3,12,1,8 Rate r = =,6,4 A = k A t,2 1 2 3 4 czas, s 15 Jak szybkość reakcji zależy od stężenia? czas połowicznego zaniku = czas potrzebny do przemiany połowy stężenia początkowego substratu t ½ [A] = ½[A] t 1 = 2 ln 2 k 16

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia? równanie kinetyczne dla reakcji I rzędu 2N 2 O 5 4NO 2 + O 2 r = k [N 2 O 5 ] n = 1 12_294 [N 2 O 5 ].1.9 czas połowicznego zaniku t 1 = 2 ln 2 k [N 2 O 5 ] (mol/l) [N 2 O 5 ] 2 [N 2 O 5 ] 4 [N 2 O 5 ] 8.8.7.6.5.4.3.2.1 5 1 15 2 25 3 35 4 t 1/2 t 1/2 t 1/2 Time (s) 17 Jak szybkość reakcji zależy od stężenia? wnioski dla n=1, t ½ nie zależy od stężenia początkowego 18

Jak szybkość reakcji zależy od stężenia? wnioski ogólne Podsumowanie równania kinetyczne dla reakcji,1,2 rzędu O 1 2 Równanie kinetyczne r = k r = k [A] r = k [A] 2 Postać całkowa [A] = - k t + [A] ln[a] = - k t + ln[a] 1 1 = kt + [A] [A] Rząd linearyzacja [A] versus t ln[a] versus t 1 versus t [A] Czas połowicznego rozpadu t 1/2 = [A] 2 k t 1/2 =.693 1 t 1/2 = k k [A] 19 Jak szybkość reakcji zależy od temperatury? równanie Arrheniusa k = Ae E a / RT 1 8 4 z doświadczenia wynika, że: 2 k = const exp(-e/rt) T, K dlaczego tak się dzieje? - cząsteczki muszą się zderzać - tylko zderzenia posiadające pewną energię E a są aktywne k 6 2 4 6 2

Jak szybkość reakcji zależy od temperatury? 5_59 Relative number of N 2 molecules with given velocity 273 K 1273 K 2273 K 1 2 3 Velocity (m /s) 21 Jak szybkość reakcji zależy od temperatury? 12_3 liczba cząstek T 2 T 1 T 2 > T 1 E a Energia Energy cząstek 22

Jak szybkość reakcji zależy od temperatury? Jak wyznaczyć energię aktywacji? Logarytmiczna postać równania Arrheniusa ln(k) = ln(a) -E/RT 16, ln(k) 14, y = -9122x + 131,74 12, 1, 8, 6, 4, α 2,,,1,1,1,1,1,1,1,1 1/T, 1/K 23 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 24

W jaki sposób przebiegają reakcje? Jaki jest mechanizm reakcji? równanie stechiometryczne 2NO 2 (g) + F 2 (g) 2NO 2 F(g) równanie kinetyczne r = k [NO 2 ][F 2 ] sekwencja aktów elementarnych mechanizm NO 2 + F 2 NO 2 F + F F + NO 2 NO 2 F Równanie sumaryczne 2NO 2 + F 2 2NO 2 F 25 W jaki sposób przebiegają reakcje? Jaki jest mechanizm reakcji? równanie stechiometryczne 2NO 2 (g) + F 2 (g) 2NO 2 F(g) sekwencja aktów elementarnych równanie kinetyczne r = k [NO 2 ][F 2 ] mechanizm NO 2 + F 2 NO 2 F + F F + NO 2 NO 2 F Etap limitujący szybkość reakcji najwolniejszy w sekwencji Równanie sumaryczne 2NO 2 + F 2 2NO 2 F 26

W jaki sposób przebiegają reakcje? Jaki jest mechanizm reakcji? równanie stechiometryczne 2NO 2 (g) + F 2 (g) 2NO 2 F(g) równanie kinetyczne r = k [NO 2 ][F 2 ] mechanizm alternatywny NO 2 + NO 2 N 2 O 4 F 2 2F N 2 O 4 + F N 2 O 4 F Niezgodność mechanizmu z równaniem kinetycznym wyklucza mechanizm N 2 O 4 F NO 2 F + NO 2 NO 2 + F NO 2 F 27 W jaki sposób przebiegają reakcje? Jaki jest mechanizm reakcji? równanie stechiometryczne 2NO 2 (g) + F 2 (g) 2NO 2 F(g) sekwencja aktów elementarnych równanie kinetyczne r = k [NO 2 ][F 2 ] mechanizm NO 2 + F 2 NO 2 F + F F + NO 2 NO 2 F Zgodność mechanizmu z równaniem kinetycznym nie dowodzi mechanizmu mechanizm należy potwierdzać doświadczalnie Równanie sumaryczne 2NO 2 + F 2 2NO 2 F 28

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 29 Jak działa katalizator? E a energia stan 1 stan 2 E akat H = H kat postęp reakcji 3

Jak działa katalizator? Kat.Co C 2 H 4 + H 2 C 2 H 6 31 Jak działa katalizator? 1. Dyfuzja H 2 2. Adsorpcja substratu H 2 + 2 2H 3. Dyfuzja C 2 H 4 4. Adsorpcja substratu C 2 H 4 + 2 C 2 H 4 2 5. Reakcja powierzchniowa C 2 H 4 2 + 2H C 2 H 6 2 + 2 5. Desorpcja C 2 H 6 C 2 H 6 2 C 2 H 6 + 2 32

Jak działa katalizator? Kat.Co C 2 H 4 + H 2 C 2 H 6 33 Jak działa katalizator? 12_34 Number of collisions with a given energy Effective collisions (uncatalyzed) Number of collisions with a given energy Effective collisions (catalyzed) E a (uncatalyzed ) E a (catalyzed ) (a) Energy (b) Energy 34