Chemia Liceum Gimnazjum Testy Matura

Powrót

Szybkość reakcji chemicznych

 Teoria zderzeń

Energia wewnętrzna - energia wynikająca z ruchu i oddziaływań cząsteczek. Można ją zwiększyć ogrzewając reagenty.

Atomy, cząsteczki, jony mogą ze sobą reagować, gdy się zderzą - wtedy następuje oddziaływanie między elektronami, rozerwanie wiązań substratów i powstanie produktów.

Nie wszystkie zderzenia prowadzą do reakcji chemicznej. Zapoczątkują reakcję tylko te cząsteczki, które mają odpowiedni poziom energii.

Energia aktywacji - najmniejsza ilość energii potrzebna cząsteczkom do zapoczątkowania reakcji chemicznej.
Gdy reakcja zostanie zapoczątkowana, wydzielająca się energia uaktywnia inne cząsteczki dostarczając im energii. Reakcja rozprzestrzenia się w całej mieszaninie.

Nie wystarczy jednak tylko energia aktywacji. Konieczne jest również odpowiednie rozmieszczenie cząsteczek względem siebie w przestrzeni.


Teoria kompleksu aktywnego.

W momencie efektywnego zderzenia (zapoczątkowanego energią aktywacji) powstaje nietrwały układ zwany kompleksem aktywnym.
A + BC → [A-B–C] → AB + C
substraty → [kompleks aktywny] → produkty

Kompleks aktywny - nietrwałe połączenie atomów powstałe podczas reakcji substratów i tworzenia produktów.

Wykresy (profile) zmiany energii wewnętrznej reagentów podczas przebiegu reakcji.
kompeks aktywny szybkość reakcji kompleks aktywny
Reakcja A+BC → AB + C
Reakcja egzotermiczna
Reakcja odwrotna  AB+C → A+BC
Reakcja endotermiczna
W przypadku reakcji odwrotnej profil jest taki sam, ale o przeciwnym kierunku, więc
E1 < E2 

 


  Czynniki mające wpływ na szybkość reakcji:

  • temperatura → wraz ze wzrostem temperatury wzrasta szybkość reakcji, gdyż cząsteczki mają większą energię, poruszają się szybciej i zderzenia są częstsze
  • stężenie → im większe stężenia substratów tym szybciej przebiega reakcja, gdyż zwiększa się częstotliwość zderzeń cząsteczek
  • energia aktywacji → im mniejsza energia aktywacji, tym reakcja przebiega szybciej
  • ciśnienie (w przypadku gazów)
  • rozdrobnienie (dla ciał stałych) → wraz ze wzrostem rozdrobnienia szybkość reakcji wzrasta, ponieważ zwiększa się powierzchnia substratów
  • mieszanie
  • stan skupienia → szybciej zachodzą reakcje, jeśli substraty są w tym samym stanie skupienia, najszybciej reakcja przebiega, gdy reagentami są gazy lub jony w roztworach
  • obecność katalizatora → ułatwia rozpoczęcie reakcji, obniża energię aktywacji

Szybkość reakcji chemicznej − zmiana stężenia molowego substratu lub produktu w czasie. Wyznacza się ją doświadczalnie. Szybkość reakcji nie jest stała, ale maleje w miarę zużywania sie reagentów.

 Zmiana stężenia substratów i produktów w czasie Zmiany stężenia substratów i produktów w czasie prowadzące do wyczerpania substratów (reakcja praktycznie nieodwracalna)
Zmiana stężenia substratów i produktów w czasie  Zmiany stężenia substratów i produktów w czasie prowadzące do stanu równowagi (reakcja odwracalna)

Szybkość reakcji można przedstawić wzorem:

Wzór szybkość reakcji

v - szybkość reakcji  [mol/(dm3•s)]
+ΔC - przyrost stężenia molowego produktu [mol/dm3]
–ΔC - ubytek stężenia molowego substratu [mol/dm3]
Δt - czas

Jednostka szybkości reakcji: mol·dm−3·s−1  lub  (mol/dm3) / s 

 


Szybkość reakcji przebiegającej w kilku etapach

Jeśli reakcja przebiega w kilku etapach to o szybkości reakcji decyduje etap najwolniejszy

Przykład;

Reakcja CO + NO2 → CO2 + NO przebiega w 2 etapach
I etap - wolny (czas przebiegu 1s):         2NO2 → NO3 + NO  
II etap - szybki (czas przebiegu 10−8s);   CO + NO3 → NO2 + CO2
Całkowity czas przebiegu reakcji to ok. 1s.


Przykłady zmian szybkości reakcji wykorzystywane w życiu codziennym
- schładzanie (zamrażanie) produktów żywnościowych – spowolnienie reakcji rozkładu przez obniżenie temperatury
- schładzanie rdzeni w reaktorach jądrowych – spowolnienie reakcji powoduje, że zachodzi ona powoli a nie wybuchowo
- katalizatory w motoryzacji – powodują przyspieszenie reakcji szkodliwych substancji w spalinach i ich deaktywacji na mniej szkodliwe


(N) Temperatura a szybkość reakcji chemicznej

Wraz z podwyższeniem temperatury szybkość reakcji zwiększa się.
Reguła van`t Hoffa: wzrost temperatury o 10 K powoduje 2-4-krotny wzrost szybkości reakcji. 

Temperaturowy współczynnik szybkości reakcji chemicznej γ - określa ile razy zwiększyła się szybkość reakcji po podwyższeniu temperatury układu o 10oC.

γa = v2 / v1         a= (T2–T1)/10
również γa = k2 / k1 = t1 / t2 

Przykład.
Szybkość reakcji zwiększa się 2-krotnie przy zmianie temperatury o 10oC.  Oblicz, jak zmieni się szybkość reakcji po zmianie temperatury z 20oC do 60oC.

Rozwiązanie
γ = 2,    T2–T1= 40oC,    v2/v1=?
a= (T2–T1)/10 = 4
v2=v1•γa      v2=v1•24     ⇒   v2/v1= 16
Szybkość reakcji wzrośnie 16 razy


Przekaż darowiznę
Załóż konto | Zaloguj się

Copyright 2011-2019Chem24.pl Ta strona internetowa wykorzystuje pliki cookies. Możesz określić metody zapisywania oraz dostępu do cookies w swojej przeglądarce internetowej lub w konfiguracji usługi.