Kinetyka i energetyka reakcji
Szybkość reakcji — definicja i czynniki
Kinetyka reakcji i kataliza
Szybkość reakcji opisuje zmianę stężenia reagenta w czasie. Znak i współczynnik stechiometryczny uwzględnia się tak, aby szybkość reakcji była dodatnia i niezależna od wybranej substancji.
Równanie kinetyczne v=k[A]^m[B]^n ustala się doświadczalnie; wykładniki nie muszą równać się współczynnikom równania sumarycznego. Rząd reakcji jest sumą wykładników.
Temperatura zwiększa udział cząsteczek o energii przekraczającej energię aktywacji. Katalizator zapewnia inną drogę o niższej barierze, ale nie zmienia ΔH, ΔG ani stałej równowagi.
v = k[A]^m[B]^n
- Większe stężenie zwiększa częstość zderzeń.
- Rozdrobnienie zwiększa powierzchnię kontaktu ciała stałego.
- k zależy od temperatury i rodzaju reakcji.
- Katalizator jest odtwarzany w cyklu reakcji, choć może ulegać dezaktywacji.
Schemat: Kinetyka reakcji i kataliza
Zależność między zmiennymi i jej interpretacja.
Podstawa programowa: IV.1
Najczęstsze błędy
„Rząd reakcji odczytuje się zawsze ze współczynników”
Poprawnie: Dla reakcji złożonych równanie kinetyczne ustala się z danych doświadczalnych.
„Katalizator zwiększa wydajność równowagową”
Poprawnie: Przyspiesza osiągnięcie tego samego stanu równowagi w obu kierunkach.
Zadania z odpowiedziami
1. Wyznaczanie rzędu
Podwojenie [A] przy stałym [B] powoduje czterokrotny wzrost szybkości. Wyznacz rząd względem A.
- 1.Zapisz 2^m=4.
- 2.Rozwiąż wykładnik.
- 3.Podaj m=2.
Odpowiedź
Reakcja jest drugiego rzędu względem A.
2. Zadanie: Kinetyka reakcji i kataliza
Rozwiąż zadanie lub uzasadnij właściwość związaną z częścią „Kinetyka reakcji i kataliza”.
- 1.Zapisz cząstki, wzór albo równanie.
- 2.Uwzględnij warunki i bilans.
- 3.Podaj wynik lub wniosek wraz z uzasadnieniem.
Odpowiedź
Szybkość reakcji opisuje zmianę stężenia reagenta w czasie. Znak i współczynnik stechiometryczny uwzględnia się tak, aby szybkość reakcji była dodatnia i niezależna od wybranej substancji. Równanie kinetyczne v=k[A]^m[B]^n ustala się doświadczalnie; wykładniki nie muszą równać się współczynnikom równania sumarycznego. Rząd reakcji jest sumą wykładników. Większe stężenie zwiększa częstość zderzeń. Rozdrobnienie zwiększa powierzchnię kontaktu ciała stałego.
Podsumowanie
- Większe stężenie zwiększa częstość zderzeń.
- Rozdrobnienie zwiększa powierzchnię kontaktu ciała stałego.
- Szybkość reakcji opisuje zmianę stężenia reagenta w czasie. Znak i współczynnik stechiometryczny uwzględnia się tak, aby szybkość reakcji była dodatnia i niezależna od wybranej substancji.
Słownik pojęć
- Rząd reakcji
- Suma wykładników stężeń w równaniu kinetycznym.
- Energia aktywacji
- Minimalna energia prowadząca do skutecznej przemiany.
- Katalizator
- Substancja zwiększająca szybkość przez alternatywny mechanizm.