Chemia ogólna nieorganiczna Wykład 10 14 XII 2016 Kinetyka i statyka chemiczna
Elementy kinetyki i statyki chemicznej bada drogi przemiany substratów w produkty szybkość(v) reakcji chem. i zależność od warunków przebiegu reakcji pomaga w wyjaśnianiu mechanizmu przemian chemicznych pozwala na optymalizację warunków przebiegu reakcji teoria zderzeń aktywnych (efektywnych) aby zaszła reakcja chem. atomy/cząsteczki muszą zderzyć się ze sobą, zderzające się drobiny muszą posiadać pewną minimalną energię Ea nie każde zderzenie prowadzi do reakcji decydujące znaczenie ma przestrzenna orientacja cząsteczki (Ea energia aktywacji) 40-120 kj/mol <b.szybkie >b. wolne v szybkość reakcji zależy od częstości zderzeń efektywnych
zderzenia efektywne (aktywne) zderzenia nieefektywne (nieaktywne) zderzenie nieefektywne zderzenie efektywne
NOCl - chlorek nitrozylu
teoria bezwzględnej szybkości reakcji chem. teoria aktywnego kompleksu [KA]* zakłada powstawanie [KA]*, który jest produktem pośrednim między substratami i produktami końcowymi, w [ KA ]* słabną wiązania pierwotne, wzmacniają się wiązania wtórne A2 + B2 = [ A2B2 ]* = AB + AB v reakcji ~ stężenia KA* w jednostce czasu i obj. reakcja egzo-
H 3 C N C N H 3 C C H 3 C C N
egzo -E (-H) +E (+H) układ endo
cząsteczkowość reakcji chemicznych liczba cząsteczek, które muszą się zderzyć, aby zaszła reakcja chem. rzędowość reakcji chemicznej liczba składników zmieniających stężenie (c) w czasie reakcji i uwzględnionych w kinetycznym równaniu reakcji v = dc/dt = c/ t
k stała szybkość reakcji chemicznej (tabele chemiczne) reakcje homogenne (w jednej fazie) heterogenne (w dwóch fazach) izolowane w układzie biegnie tylko jedna reakcja współbieżne (równoległe) w układzie w jednej chwili biegnie kilka reakcji chemicznych
= dc dt lub ubytek stężenia substratów v reakcji zależy od: rodzaju reakcji reagentów (trwałość wiązań chemicznych ) stężenia reagentów im C! tym ν! temperatury im T tym v reguła Van t Hoffa wzrost T o 10K powoduje 2-4 krotny wzrost v reakcji
równanie Arrheniusa Katalizatory obniżają E a uczestniczą w przestrzennym ustawianiu reagentów nie zużywają się podczas reakcji (+) katalizatory ( ) inhibitory zmniejszają
Kataliza hetereogenna C2H4(g) + H2 (g) = C2H6 (g)
przykładowy mechanizm działania katalizatora - enzymu
Statyka chemiczna 1 mol CH3COOH 60g 1 mol C2H5OH 46g CH3COOH + C2H5OH = CH3COOC2H5 + H2O estryfikacja hydroliza po pewnym czasie stężenie reagentów = const. stan równowagi chemicznej
stałe szybkości reakcji K - stała równowagi chemicznej reakcji
stała równowagi chemicznej
prawo działania mas (Guldberg Waage)
wartość K wskazuje zakres reakcji czyli stopień przemiany substratów w produkty K >> 1 po reakcji dominują produkty K << 1 po reakcji dominują substraty
REGUŁA PRZEKORY Le`Chatelier`a Brauna Jeśli w układzie będącym w stanie równowagi chemicznej zmienimy któryś z parametrów (stężenie, ciśnienie, temperaturę) to układ zachowa się tak aby zmianie tej przeciwdziałać.
OGÓLNIE
P
Teorie kwasów i zasad:
teoria Arheniusa Dysocjacja jednostopniowa kation hydroniowy oksoniowy Ważne
Dysocjacja dwustopniowa Dysocjacja trójstopniowa
teoria Brönsteda-Lowry`ego KWAS = dawca protonów donor ZASADA = biorca protonów akceptor
wg. protonowej teorii kwasów i zasad
Rozpuszczalniki w protonowej teorii KW / ZAS: lub protonogenowe lub protonofilowe
wg. protonowej teorii kwasów i zasad
teoria Lewisa (elektronowa) obejmuje również rozpuszczalniki - aprotonowe np. CnHm tłumaczy mechanizmy reakcji wielu związków organicznych W reakcji kwas zasada zawsze powstaje wiązanie koordynacyjne. Produktem reakcji kwasu i zasady wg. Lewisa jest zawsze ADDUKT KWASOWO ZASADOWY
wg. elektronowej teorii kwasów i zasad
wg. elektronowej teorii kwasów i zasad
Według Lewisa nie ma pojęcia mocy kwasów / zasad. Moc kwasów / zasad zależy od drugiej substancji
Przykładowe twarde i miękkie kwasy i zasady wg. Pearsona
Ilościowe ujście teorii elektrolitów ph= lg10[h + ] poh= lg10[oh ] H + H3O + ph= lg10 [H3O + ] iloczyn jonowy wody [H + ] [OH ] = 10 14 = Kw ph + poh = 14
Stopień dysocjacji elektrolitycznej HA H + + A [H + ]=[A ]= C cząst. zdysocjowanych na jony ważne
zależność od c dla kwasu octowego CH3COOH
Stała dysocjacji elektrolitycznej kwasów Ka HA H + + A im większa wartość K tym mocniejszy elektrolit K nie zależy od stężenia im mniejsza wartość pka tym mocniejszy elektrolit pka nie zależy od stężenia
pk a =-log 10 K a pk b =-log 10 K b mocne
Stała dysocjacji elektrolitycznej K
the end dziękuję za uwagę!