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

Podobne dokumenty
erozja skał lata 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

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

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

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

Inżynieria Biomedyczna

Inżynieria Biomedyczna

Ćwiczenie IX KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

Kinetyka reakcji chemicznych. Dr Mariola Samsonowicz

Kinetyka i równowaga reakcji chemicznej

Ćwiczenie 14. Maria Bełtowska-Brzezinska KINETYKA REAKCJI ENZYMATYCZNYCH

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

PRACOWNIA CHEMII. Kinetyka reakcji chemicznych (Fiz1)

Przedmiot: Chemia budowlana Zakład Materiałoznawstwa i Technologii Betonu

Chemia fizyczna 2 - wykład

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

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

Wykład 21 XI 2018 Żywienie

Odwracalność przemiany chemicznej

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

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

Chemia ogólna nieorganiczna Wykład XII Kinetyka i statyka chemiczna

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

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

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

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

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

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

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

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

Wyznaczanie stałej szybkości reakcji wymiany jonowej

Pojęcia podstawowe 1

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

Laboratorium 5. Wpływ temperatury na aktywność enzymów. Inaktywacja termiczna

c t x v KINETYKA CHEMICZNA

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

Kataliza heterogenna (heterogeniczna)

Podstawy termodynamiki

3. Badanie kinetyki enzymów

WYZNACZANIE STAŁEJ SZYBKOŚCI REAKCJI I ENERGII AKTYWACJI

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

EFEKT SOLNY BRÖNSTEDA

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

KATALITYCZNY ROZKŁAD WODY UTLENIONEJ

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

Chemia - laboratorium

ĆWICZENIE NR 11 KINETYKA WYMIANY IZOTOPOWEJ W UKŁADZIE HOMOGENICZNYM

1 Kinetyka reakcji chemicznych

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

Badanie kinetyki katalitycznego rozkładu H 2 O 2

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

Definicja szybkości reakcji

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

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

a. Dobierz współczynniki w powyższym schemacie tak, aby stał się równaniem reakcji chemicznej.

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

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

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

c. Oblicz wydajność reakcji rozkładu 200 g nitrogliceryny, jeśli otrzymano w niej 6,55 g tlenu.

Jak mierzyć i jak liczyć efekty cieplne reakcji?

Ćwiczenie 8 Wyznaczanie stałej szybkości reakcji utleniania jonów tiosiarczanowych

POLITECHNIKA POZNAŃSKA ZAKŁAD CHEMII FIZYCZNEJ ĆWICZENIA PRACOWNI CHEMII FIZYCZNEJ

Termochemia elementy termodynamiki

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

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

Chemia fizyczna (2013/2014) kinetyka chemiczna

KINETYKA INWERSJI SACHAROZY

I piętro p. 131 A, 138

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

Zadanie 3. (2 pkt) Uzupełnij zapis, podając liczbę masową i atomową produktu przemiany oraz jego symbol chemiczny. Th... + α

Przemiany substancji

Wykład 10 Równowaga chemiczna

Podział reakcji chemicznych. 5. Reakcje chemiczne

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

II Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2009/10. ETAP II r. Godz Zadanie 1 (10 pkt.)

Test diagnostyczny. Dorota Lewandowska, Lidia Wasyłyszyn, Anna Warchoł. Część A (0 5) Standard I

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

Wpływ wybranych czynników na efektywność procesu

Kinetyka reakcji hydrolizy sacharozy katalizowanej przez inwertazę

WYKAZ NAJWAŻNIEJSZYCH SYMBOLI

Model odpowiedzi i schemat oceniania arkusza I

Ćwiczenie 6. Symulacja komputerowa wybranych procesów farmakokinetycznych z uwzględnieniem farmakokinetyki bezmodelowej

TERMOCHEMIA SPALANIA

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

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

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

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

Kinetyka. Szybkość reakcji. Szybkość reakcji. Szybkość reakcji

TRANSPORT NIEELEKTROLITÓW PRZEZ BŁONY WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PRZEPUSZCZALNOŚCI

Wymagania programowe: Gimnazjum chemia kl. II

9 k KINETYKA CHEMICZNA

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

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

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

Podstawowe pojęcia 1

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

TYPY REAKCJI CHEMICZNYCH

Szkolny konkurs chemiczny Grupa B. Czas pracy 80 minut

Transkrypt:

Kinetyka chemiczna

lata erozja skał Karkonosze Pielgrzymy (1204 m n.p.m.) fermentacja alkoholowa dni min KI + Pb(NO 3 ) 2 PbI 2 + KNO 3 s ms fs http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/chemistry/research/stavros/stavrosgroup/overview/

czynniki wpływające na szybkość reakcji chemicznych stężenie reagentów (lub ciśnienie gazów jeżeli reakcja przebiega w fazie gazowej) temperatura obecność innych substancji katalizatory inhibitory środowisko

szybkość reakcji mierzona jest jako zmiana stężenia w czasie dla reakcjia B dla reakcjiaa+ bb cc + dd r = Δc Δt B = Δc Δt A r = 1 c Δc Δt C = 1 d Δc Δt D = 1 a Δc Δt A = 1 b Δc Δt B jednostka szybkości reakcji szybkość = Δc Δt = mol/dm s 3 = mol dm 3 s 1,mol l 1 s 1

równanie kinetyczne określa szybkość reakcji jako funkcję stężeń molowych reagentów sumarycznej reakcji k stała szybkości reakcji A + B C r = k [A] [B] wartość k wyznacza się doświadczalnie stała szybkości reakcji zależy od rodzaju reakcji i temperatury, nie zależy zaś od stężenia reagentów równanie kinetyczne wyznacza się doświadczalnie!

2 NO + O 2 2NO 2 r = k [NO] 2 [O 2 ] H 2(g) + Br 2(g) 2HBr (g) r = k[h2][br2] ' [Br ] + k[hbr] 2 3 2

rząd reakcji suma współczynników potęgowych w równaniu kinetycznym równanie reakcji równanie kinetyczne rząd reakcji 2NO + 2H 2 = N 2 + 2H 2 O r = k [NO] 2 [H 2 ] 3H 2 + N 2 = 2NH 3 r = k [H 2 ] 3 [N 2 ] CH 3 CHO = CH 4 + CO r = k [CH 3 CHO] 3/2 3/2 3 4 ogólnie: r=k [A] x [B] y x= 1 -reakcja jest 1-go rzędu względem A y = 2 -reakcja jest 2-go rzędu względem B x + y = 3, całkowity rząd reakcji wynosi 3

wykres zmiany stężenia substratu i produktu w trakcie reakcji czas [min]

dane doświadczalne w formie wykresu wyznaczanie szybkości reakcji dla dowolnego czasu jej trwania początkowa chwilowa

reakcja 0-go rzędu

reakcja rzędu zerowego r = d[a] dt r= k [A] [A] 0 nachylenie = k d[a] dt = k [A] t=[a] 0 kt czas połowicznej przemiany t ½ : t [A] = [A] 0 -kt [A] = ½[A] 0 t 1/ 2 t = 1 / 2 [ A] 0 2k

reakcja I-go rzędu

reakcja 1-go rzędu r= k[a] oraz r = d[a] dt [A] t d[a] dt = k[a] [A] 0 [A] t = [A] 0 e kt [ A] = A] t [ 0 d[a] [A] [A] t ln = kt [A] 0 t 0 kdt t

funkcja liniowa: y = ax +b ln[a] t = -kt + ln[a] 0 ln[a] ln[a] 0 pkt. przecięcia= ln[a] 0 nachylenie = k jeśli wykres ln[a] t od czasujestlinią prostą to reakcja jest 1-go rzędu czas połowicznej przemiany t ½ : 1 [ A] 2 0 1 ln [ A] 2 0 ln2 = kt = kt1/ 2 ln = kt1/ 2 1/ 2 t t 1 / 2 = ln2 k

czas połowicznej przemiany dla reakcji 1-go rzędu [A] t t = 1 / 2 ln k 2 t ½ t ½ t ½ t ½ t

rozpad radioaktywny jest typowym przykładem reakcji 1-go rzędu 14 C, 239 Pu, 99 Tc 14 C 14 N + 0 1 β mt () = m 0 e λt N( t) = N 0 e λt λ stała rozpadu promieniotwórczego t wiek minerału

okres półtrwania 226 Ra 1622 lat 214 Po 1,62 10-4 s 212 Po 3 10-7 s Zadanie Oblicz ile procent atomów pierwiastka promieniotwórczego E pozostanie w preparacie po 15 dniach, wiedząc, że okres jego połowicznego rozpadu wynosi τ 1/2 = 5 dni. 1/2 5 dni 50% 10 dni 25% 15 dni 12,5% 1 100% n 2 n- ilość okresów półtrwania

czas połowicznego rozpadu niektórych substancji toksycznych dla środowiska

reakcja II-go rzędu

reakcja 2-go rzędu 2 r =k[a] r = d[a] dt d[a] dt = k[a] 2 [ A] = 2 [ A] t d[a] [A 0 ] t 0 kdt 1 [A] [ A] t A] [ 0 = kt t 0 1 [A] t 1 [A] 0 = kt

funkcja liniowa: y = ax +b 1/[A] t = kt + 1/[A] 0 1/[A] jeśli wykres1/[a] t od czasu jest linią prostą wtedy reakcja jest 2-go rzędu. 1/[A] 0 nachylenie = k pkt. przecięcia= 1/[A] 0 czas połowicznej przemiany t ½ : 1 1 =kt =kt1/ 2 1 [A] 2 0 [A ] 0 1/ 2 t = 1/ 2 1 k[ A 0 ] 1 [A] 0 t

czas połowicznej przemiany dla reakcji 1-go rzędu 1 [A] t t = 1/ 2 k[ A 0 ] t ½ t ½ t ½ t

reakcja 2-go rzędu 2NO 2 2NO + O 2

reakcja III-go rzędu

Znamy bardzo niewiele reakcji III-go rzędu Reakcja tego typu oznacza bowiem najczęściej konieczność równoczesnego zderzenia się 3 cząsteczek, co jest mało prawdopodobne. Przykładem reakcji III-go rzędu jest reakcja: 2 NO (g) + Br 2(g) = 2 NOBr (g) r= k[no] 2 [Br 2 ]

wyznaczanie rzędu reakcji

rząd szybkość c = f(t) t 1/2 0 d[a] dt = k [A] t=[a] 0 kt t 1 / 2 = [ A] 0 2k 1 d[a] dt = k[a] ln [A] t = kt [A] 0 t 1 / 2 = ln2 k 2 d[a] dt = k[a] 2 1 [A] t = 1 [A] 0 + kt t = 1/ 2 1 k[ A 0 ]

jednostki stałej szybkości reakcji zerowego rzędu d[a] dt = k mol 3 dm s pierwszego rzędu drugiego rzędu d[a] = k[a] [ ] 1 s dt d[a] dt = k[a] 2 dm 3 mol s Jednostka stałej szybkości określa rząd reakcji

Zadanie Dane poniżej dotyczą następującej reakcji ` A + B C + D Wyznacz rząd reakcji oraz stałą szybkości reakcji. t/h 0 3,15 6,20 10,00 18,30 30,80 [A]/10-2 mol l -1 10,39 8,96 7,76 6,39 3,53 2,07 zerowego rzędu k = [ A] 0 [ A] t pierwszego rzędu k = ln[ A] 0 ln[ A] t drugiego rzędu 1 1 [ A] [ A] t t 0 k = t t 0,45 0,42 0,40 0,37 0,27 0,05 0,05 0,05 0,06 0,05 reakcja jest pierwszego rzędu! k = 0,05 h -1

szybkość reakcji a temperatura

ze wzrostem temperatury szybkość wszystkich reakcji chemicznych zwiększa się

r=kf(c) Gdzie we wzorze na szybkość reakcji jest uwzględniony wpływu temperatury? stała szybkość reakcji zależy od T przykład: dla reakcji CH 3 NC CH 3 CN 190 C k 190 = 2.52 10-5 s -1 250 C k 250 =3.16 10-3 s -1

zależność szybkości reakcji od temperatury dobrze tłumaczy tzw. teoria zderzeń

A 2(g) + B 2(g) 2AB (g) różne orientacje w trakcie zderzenia A 2 i B 2

zderzenie efektywne produkt przejściowy

model zderzeniowy opisujący szybkość reakcji Aby zaszła reakcja cząsteczki muszą się zderzyć (im większe stężenietym większe prawdopodobieństwo zderzenia cząsteczek, tym większa szybkość reakcji) Zderzenie musi mieć odpowiednią orientację(geometrię) tzw. zderzenie efektywne Zderzenie musi zajść z odpowiednią energią (im większa temperaturatym większa energia cząsteczek, tym zderzenia są efektywniejsze, a więc rośnie szybkość reakcji)

Teoria stanu przejściowego (transition state theory) Kompleks aktywny (wysoka energia, nietrwały, rozpada się na? k A+ B AB* K k # A + B AB* C szybko wolno K = [AB*]/[A][B] v = k[a][b] v=k # [AB*] k = k # K

energia aktywacji

Równanie Arrheniusa k = Ae E a / RT A = czynnik częstości zderzeń(l/mol*s) E a = (kj/mol) R= 8.3145 J/mol*K

diagram energetyczny reakcji chemicznych E stan przejściowy substraty E a E produkty energia aktywacji E a =E (stan przej) E (substr) ciepło reakcji, energia reakcji E = E (prod) E (substr) reakcja endotermicznej

substraty produkt przejściowy produkty

stan przejściowy H Oδ + H H Cl δ - E a H 2 O + HCl H H 3 O + + Cl -

Jak wyznaczyć energię aktywacji?

metoda graficzna k E 1 k a = Ae E a / RT ln = ln A R T nachylenie= -E a /R pkt. przecięcia = lna

na podstawie dwóch punktów Zadanie Stała szybkości rozpadu pewnej substancji w temperaturze 24 C jest równa 1,70 10-2 dm 3 /(mol s), a w temperaturze 37 C jest równa 2,01 10-2 dm 3 /(mol s). Oblicz parametry Arrheniusa dla tej reakcji. R=8,314 J/(mol K), 24 C (297 K) 37 C (310 K) Ea 1 lnk = ln A R T ln ln k k 2 1 = = ln ln A A E R E R a a 1 T1 1 T2 E a k1 R ln k2 = 1 1 T2 T1 2 1,7 10 8,314 ln 2 2,01 10 E a = = 9844, 4J 1 1 310 297

przykład pytania egzaminacyjnego: Zależność stałej szybkości reakcji (k) od temperatury (T) opisuje równanie (w którym A jest stałą, Ea oznacza energię aktywacji): A) k = A exp{ea/(rt)} B) ln (k) = ln(a) -Ea/(RT) C) ln (k) = Ea/(RT) -ln(a) B) k = A ln {Ea/(RT)} E) k = A ln{rt/ea}

mechanizmreakcji

Mechanizm = postęp reakcji chemicznej opisany krok po kroku Mechanizm składa się z jednej lub więcej reakcji elementarnych, które w sumie muszą dać równanie reakcji Substancje tworzone w trakcie reakcji elementarnych a nie będące produktami nazywamy substancjami przejściowymi Pomiary kinetyczne dostarczają informacji o mechanizmie reakcji Proces o najwyższej wartości E a (najwolniejszy proces) nazywany jest etapem determinującym szybkość reakcji

znajomość etapu limitującego pozwala określić mechanizm NO 2(g) + CO (g) NO (g) + CO 2(g) Równanie empiryczne szybkość= k[no 2 ] 2 Mechanizm 1: NO 2(g) + CO (g) NO (g) + CO 2(g) Mechanizm 2: 1: 2 NO 2(g) NO 3 (g) + NO (g) wolno(r.d.s.) 2: NO 3(g) + CO (g) NO 2(g) + CO 2(g) szybko 2 NO 2(g) + NO 3(g) + CO (g) NO 3(g) + NO (g) + NO 2(g) + CO 2(g) NO 2(g) + CO (g) NO (g) + CO 2(g) mechanizm 1 szybkość= k[no 2 ] [CO]niezgodne z doświadczeniem mechanizm 2 szybkość= k[no 2 ] 2 zgodne z doświadczeniem

reakcje łańcuchowe

schemat tworzenia HBr W pierwszym etapie reakcji następuje rozpad cząsteczki Br 2 na2 Br. propagacja Reakcja rozwija się gdy atomy Br reagują z H 2 tworząc HBr i H. terminacja inicjacja H reagując z cząsteczką Br 2 odtwarza atom Br oraz tworzy cząsteczkę HBr. Reakcja rozwija się dalej. propagacja Procesy niekorzystne (zakańczające ten proces) to np. H + H = H 2, H + Br = HBr Br + Br = Br 2.

reakcje wybuchowe to reakcje łańcuchowe eksplozja cieplna ma miejsce gdy rekcja egzotermiczna gwałtownie przyspiesza wraz z temperaturą. reakcja wybuchowa rozgałęziona ma miejsce gdy następuje rozgałęzienie łańcucha. zakres występowania eksplozji w reakcji H 2 z O 2

kataliza

adsorpcja i kataliza Mechanizm Langmuira-Hinshelwooda (LH) r = kθ A Θ B Mechanizm Eleya-Rideala (ER) r = kθ A p B

Enzymy katalizatory biologiczne najczęściej enzymy są białkami o masie cząsteczkowej od 10 4 do 10 6 amu nitrogenaza

enzym amylaza substrat: sacharoza uwolnienie produktów związanie sacharoza rozkład sacharozy kompleks aktywny