BRZINA HEMIJSKE REAKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Nikolić/Opsta hemija 1/14... · 2017. 1. 19. · BRZINA HEMIJSKE REAKCIJE Veličina koja pokazuje kako se koncentracija nekog. reaktanata

BRZINA HEMIJSKE REAKCIJE

Veličina koja pokazuje kako se koncentracija nekogreaktanata (ili proizvoda) menja sa vremenom.

ROZE → BEZBOJAN

Promena boje fenolftaleina sa vremenom trajanja reakcije(proteklo je oko 3 min)

Od čega zavisi ovo vreme (brzina)?

Kako da reakcija bude brža ili sporija?

Šta se dešava na molekulskom nivou?Kakav je mehanizam ove reakcije?

t/c

tc

tc

Δ21)(OΔ

Δ2)(NOΔ

Δ1)O(NΔ 2252

+=+=−=υ


Veličina koja pokazuje kako se koncentracija nekogreaktanata (ili proizvoda) menja sa vremenom.

Brzina hemijske reakcije = Promena koncentracije

Proteklo vreme tc

ΔΔ

=υ

Konc

entr

acija

, mol

dm

–3

Vreme, min

N2O5(g) 2 NO2(g) + 1/2 O2(g)

reaktant – proizvodi +

stehiometrijski koeficijent


νAA + νB B → νC C + νDD

tc

tc

tc

tc

∆∆

+=∆

∆+=

∆∆

−=∆

∆−=

DCBA

(D)(C)(B)(A)νννν

υ

PrimerN2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g)

U nekom vremenskom intervalu promena koncentracije učesnika u reakciji u jedinici vremena:

∆c(N2)/∆t = – 0,10 mol dm–3 min–1

∆c(H2)/∆t = – 0,30 mol dm–3 min–1

∆c(NH3)/∆t = 0,20 mol dm–3 min–1

v = –tΔ

Δ ][N 2 = –tΔ

Δ3

][H 2 = tΔ

Δ2

][NH 3 = 0,10mindm

mol3 ×

Promene koncentracija

Brzina reakcije


N2O5(g) 2 NO2(g) + 1/2 O2(g)

Promena brzine reakcije sa vremenom

15 min konc N2O5opala od 1,22 do 1,10

Srednja brzina za 15 min0,12 mol dm–3

15 min dm–3

Srednja brzina za period od 6,5 do 9 h

Trenutna brzina pri konc. N2O5 0,34 mol dm–3

0,0080

dm–30,00080

dm–3 dm–3

0,0014dm–3

v = Trenutna brzina

vsr

vsr

dm–3

Vreme, h

Srednja brzina(Δc/ Δt)

Trenutna brzina(dc/ dt)


FAKTORI KOJI UTIČU NA BRZINU HEMIJSKE REAKCIJE

KONCENTRACIJA REAKTANATA

PRIRODA REAKTANATA

TEMPERATURA

PRISUSTVO KATALIZATORA

DODIRNA POVRŠINA ZA REAKCIJE U ČVRSTOJ FAZI


ZAKON BRZINE HEMIJSKE REAKCIJE

aA + bB proizvodi

m i n – parcijalni redovi reakcije

m + n – ukupni red reakcije

nmk [B][A]=υ

k – konstanta brzine hemijske reakcije

Parcijalni redovi reakcije- određuju se eksperimentalno- najčešće su pozitivni celi brojevi - mogu biti i razlomljeni brojevi, negativni, kao i nula

Pokazuju kako koncentracijautiče na brzinu hemijske reakcije

Pokazuju kako temperaturautiče na brzinu hemijske reakcije


Određivanje reda reakcije merenjem početnih brzina

početne koncentracije početne brzine reakcije

k[A]2m

k[A]1m

v2 = k[A]2m×[B]n

v1 = k[A]1m×[B]n ×[B]

×[B]

1

2

vv =

nm

nm

k

k

B][A][

B][A][

1

2

×

× = m

m

1

2

A][

A][ = m

1

2

[A]A][

aA + bB proizvodi

m = log(v2/v1)log([A]2/[A]1)




aA + bB proizvodi

(CH3)3CBr(aq) + OH–(aq) → (CH3)COH– (aq) + Br(aq)

Eksp. 1 Eksp. 2 Eksp. 3 Eksp. 4 Eksp. 5

[(CH3)3CBr] 0,50 1,0 1,5 1,0 1,0

[OH–] 0,050 0,050 0,050 0,10 0,20

v, mol dm–3 s–1 0,0050 0,010 0,015 0,010 0,010

1

3

vv

= m

133333

CBr])[(CHCBr])CH[(

0050,0015,0 =

m

50,05,1 3 = 3m m = 1

v = k[(CH3)3CBr]m[OH–]n




aA + bB proizvodi

(CH3)3CBr(aq) + OH–(aq) → (CH3)COH–(aq) + Br(aq)

Eksp. 1 Eksp. 2 Eksp. 3 Eksp. 4 Eksp. 5

[(CH3)3CBr] 0,50 1,0 1,5 1,0 1,0

[OH–] 0,050 0,050 0,050 0,10 0,20

v, mol dm–3 s–1 0,0050 0,010 0,015 0,010 0,010

n = 02

5

vv

= n

2-

5-

]OH[]OH[

010,0010,0 =

n

050,020,0 1 = 4n




aA + bB proizvodi

v = k[(CH3)3CBr]

v = k[(CH3)3CBr]m[OH–]n

n = 0m = 1


MOLEKULARNOST HEMIJSKE REAKCIJE

Da bi došlo do reakcije:- mora doći do sudara čestica.- čestice moraju imati dovoljnu energiju. - čestice se moraju sudariti pod odgovarajućim uglom.

Broj čestica koji učestvuje u elementarnoj reakciji

ELEMENTARNA (PROSTA) REAKCIJA (STUPANJ)Pojedinačni stupanju u nekoj složenoj reakciji.

Opisuje pojedinačni događaj na molekulskom nivou.

Ne može se predstaviti jednostavnijim stupnjevima.


MOLEKULARNOST HEMIJSKE REAKCIJEElementarne reakcije mogu biti

monomolekulske – učestvuje samo jedna čestica

bimolekulske – učestvuju dve čestice

trimolekulske – učestvuju tri čestice

A → proiz.

A + B → proiz.

ili 2A + B → proiz.3A → proiz. ili A + B + C → proiz.

Zakon brzine za elementarne reakcijeA → proiz.

2A → proiz.A + B → proiz.

2A + B → proiz.

v = k[A]monomolekulska

bimolekulska

trimolekulska

reakcija prvog reda

v = k[A][B]v = k[A]2

v = k[A]2[B]

reakcija drugog reda

reakcija trećeg reda

Molekularnost = Red reakcije Za elementarne reakcije


Da bi došlo do reakcije:- mora doći do sudara čestica.- čestice moraju imati dovoljnu energiju - čestice se moraju sudariti pod odgovarajućim uglom.

NO NO3

Neefikasan

Neefikasan

Neefikasan

Neefikasan

Efikasan – odgovarajući ugao

Čestice imajudovoljno energije

Nemareakcije


UTICAJ TEMPERATURE NA BRZINU HEMIJSKE REAKCJE

Ener

gija

Tok reakcije(Reakciona koordinata)

Ea

∆rH > 0

Ea – minimalna energija koju mol čestica treba da poseduje da bi došlo do reakcije.

Ea – energija aktivacije

Ener

gija

Ea

∆rH < 0

Prelazno stanje


REAKTANTI

PROIZVODI


UTICAJ TEMPERATURE NA BRZINU HEMIJSKE REAKCJEU

deo

čest

ica

Energija

T1

T1< T2

T2Ea

Povećanjem temperature povećava se udeo čestica sa dovoljnom energijom za reakciju.

Konstanta brzine hemijske reakcije, k

k = Ae–Ea/RT

Predeksponencijalni faktor(povezan sa učestalošću sudara i

učestaloću geometrijski povoljnih sudara)

Udeo čestica saminimalnom energijon


Određivanje predeksponencijalnog faktora (A) i energije aktivacije (Ee)

k = Ae–Ea/RT

lnk = lnA –Ea/RT

odsečak

nagib = –Ea/R

lnk1 = lnA –Ea/RT1

lnk2 = lnA –Ea/RT2

ln k2k1

= EaR

1T1

1T2


MEHANIZAM HEMIJSKE REAKCIJENiz stupnjeva (elementarnih reakcija) raskidanja i stvaranja veza koji koji se dešavaju tokom pretvaranje reaktanata u proizvode

Hemijska jednačina koja pokazuje početno i krajnje stanje retko pretstavlja i mehanizam odigravanja reakcije.

NO2(g) + CO(g) → NO(g) + CO2

Ako bi jednačina odgovarala mehanizmu zakon brzine bi bio: v = k[NO2][CO]

Utvrđeni zakon brzine za neke uslove je: v = k[NO2]2

Reakcija nije elementarna


MEHANIZAM HEMIJSKE REAKCIJE

Primer 2NO2(g) + F2(g) → 2NO2F(g)

v = k[NO2][F2]Mehanizam

1. NO2(g) + F2(g) → NO2F(g) + F(g) v1= k1[NO2][F2]2. NO2 (g) + F(g) → NO2F(g) v2= k1[NO2][F]

Spori stupanj

Brzi stupanj

Spori stupanj određuje brzinu hemijske reakcije

v = v1REAKTANTI

PROIZVODI

PELAZNA STANJA

Ea(drugi stupanj)

∆rH < 0

Ener

gija



UTICAJ DODIRNE POVRŠINE ČVRSTIH REAKTANATA KOD REAKCIJA U HETEROGENOM SISTEMU

Brzina zavisi od dodirne površine

Povećava se usitnjavanjem

Manje čestice → brža reakcija


KATALIZATORIKatalizatori ubrzavaju hemijsku reakciju menjajući mehanizam odigravanja reakcije.

REAKTANTI → PROIZVODI Nekatalizovana spora

REAKTANTI + katalizator → međuproizvodMeđuproizvod → PROIZVODI + katalizator

Katalizovana Svaki stupanj je brži

Izlazi nepromenjen iz reakcije

REAKTANTI

PELAZNA STANJA

∆rH < 0


EaSa katalizatorom

SA KATALIZATOROMEne

rgija

PROIZVODI


HOMOGENA KATALIZAKatalizator i reaktanti su u istoj fazi.

H2O2 + I- → H2O + OI-

H2O2 + OI- → H2O + O2 + I-

2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)I– kao katalizator

2H2O2(aq) → 2H2O(l) + O2(g)

HETEROGENA KATALIZAKatalizator i reaktanti nisu u istoj fazi.

H2C=CH2(g) + H2(g) → H3C–CH3(g) Reakcija hidrogenovanja katalisanafino sprašenim metalima Ni, Pd ili Pt

Povećanje dodirne površine.

Površinametala

RazdvojeniH atomi

Eten

Etan

Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21

Documents

BRZINA HEMIJSKE REAKCIJEopstahemija.tmf.bg.ac.rs/Nikolić/Opsta hemija 1/14... · 2017. 1. 19. · BRZINA HEMIJSKE REAKCIJE Veličina koja pokazuje kako se koncentracija nekog. reaktanata