Chemical Kinetics

2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12

Hemijska kinetika proučava brzinu hemijskih reakcija, kao i faktore koji ih mogu modifikovati.

Razmotrimo reakciju

1N_2(g) + 3H_2(g) 2NH_3(g)

Kinetika ili Vm se može izračunati uzimajući u obzir (varijacija molarne koncentracije u modulu):

Vm primijenjeno na potrošnju

Vm u potrošnji==> prosječna brzina potrošnje od N₂

Vm u potrošnji

==> prosječna brzina potrošnje H_2.

Vm za proizvodnju

==> prosječna brzina proizvodnje NH_3.

Jedinica:

Za prosječnu brzinu reakcije imamo:

Napomena: Da biste izračunali prosječnu brzinu reakcije, jednostavno podijelite brzinu jednog od učesnika sa njegovim vlastitim koeficijentom.

Primjena:

Sagorevanje amonijaka predstavljeno je hemijskom jednačinom:

4NH_3(s) + 5O_2(g) 4NO_(g) + 6H₂O_(g)

Brzina reakcije je izmjerena u određeno vrijeme i uočeno je da se amonijak sagorijeva brzinom od 0,24 mol/ls. Kolika će biti stopa potrošnje gasa kiseonika.

Rješenje:

Uslovi da se reakcija desi

1. hemijski afinitet; reaktanti moraju imati tendenciju da uđu u reakciju

2. Kontakt između reagensa; tako da može doći do hemijske interakcije

3. Efikasan i dobro ciljani šok

Klasifikacija reakcija u smislu brzine

Instant reakcije

To su one reakcije koje se dešavaju veoma velikom brzinom, što otežava njihovo određivanje. Kao primjer možemo navesti eksplozivne reakcije, reakcije precipitacije, reakcije kiselo-bazne neutralizacije, između ostalog

Spore reakcije

One su reakcije koje se dešavaju veoma malom brzinom

Primjer:

(u ambijentalnim uslovima, bez prisustva vanjskih faktora)

Blaga reakcija

Jesu li one reakcije koje se javljaju srednjom brzinom. Hemijska kinetika je prvenstveno zainteresirana za ovu vrstu reakcije, jer se njena brzina može precizno izmjeriti.

Primjer:

Reakcije metala, slabo reaktivne, sa kiselinama:

Uobičajeno, reakcije između neorganskih jedinjenja su brze, a reakcije između organskih jedinjenja su spore.

Zavisnost brzine reakcije od energije aktivacije

Energija aktivacije se može definirati kao aenergetska barijera koja sprečava završetak reakcije. Reakcija se javlja samo kada je ta barijera prevaziđena.

Stoga, što je veća energija aktivacije, teže je da se reakcija desi.

Dakle, sporim reakcijama je potrebno puno energije da bi se desile.

I što je niža energija aktivacije, lakše je da se reakcija desi.

Na ovaj način, brze reakcije zahtevaju malo energije da bi se desile.

Eksperimentalno određivanje jednačine brzine reakcije

Da bismo odabrali matematičku jednačinu koja predstavlja varijaciju brzine reakcije sa koncentracijom reaktanata, moramo se osloniti samo na eksperimentalne podatke.

Primjer:

U sljedećoj tabeli možemo uočiti varijaciju brzine s koncentracijama dobivenim iskustvom:

	A (mol/l)	B (mol / l)	Brzina reakcije (mol)
1. eksperiment	3	1	5
2. eksperiment	6	1	10
3. eksperiment	6	2	40

Da bismo eksperimentalno odredili jednačinu brzine, moramo varirati molarnu koncentraciju reaktanata i provjeriti kako brzina varira.

Pošto će x i y biti definirani. Mogu biti dvije metodekorišteno:

Uporedna metoda

Upoređujući prvi i drugi eksperiment, možemo vidjeti da se koncentracija A udvostručila, a time i brzina.

Upoređujući 2. i 3. eksperiment, primjećujemo da je koncentracija A ostala konstantna, a koncentracija B se udvostručila, a time i brzina učetvorostručena.

Zaključujemo da brzina varira sa 1. potencijom [A] i sa 2. potencijom od [B]