Upload
cora
View
64
Download
5
Embed Size (px)
DESCRIPTION
קינטיקה כימית ישנן תגובות שמתרחשות תוך שניות, בעוד שאחרות יכולות לארוך שעות, ימים ואף חודשים. גם כאשר תגובה היא ספונטאנית, לא תמיד היא מתרחשת מעצמה – קצב התגובה איטי מדי. לקצב תגובות יש חשיבות כלכלית. חקר הגורמים המשפיעים על קצב התגובה מאפשר להבין טוב יותר את מנגנון התרחשות התגובה. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
קינטיקה כימית
ישנן תגובות שמתרחשות תוך שניות, בעוד שאחרות יכולות לארוך שעות, ימים ואף חודשים.
גם כאשר תגובה היא ספונטאנית, לא תמיד היא מתרחשת מעצמה – קצב התגובה איטי מדי.
לקצב תגובות יש חשיבות כלכלית.
חקר הגורמים המשפיעים על קצב התגובה מאפשר להבין טוב יותר את מנגנון התרחשות התגובה.
הגורמים המשפיעים על קצב תגובה:ריכוז המגיבים •טמפרטורת התרחשות התגובה •שטח פנים )במוצק( •זרז – קטליזטור •
– כמות תוצר הנוצרת ביחידת Rateקצב תגובה זמן.
בתגובה:
2N2O5 )g( 4NO2)g( + O2)g(
Δt
]OΔ[N
4
1
Δt
]Δ[NO
2
1
Δt
]Δ[ORate 5222
M/secיחידות –
על מנת לעקוב אחר הריכוז ניתן להשתמש במספר דרכים:
בגזים – שינוי בלחץ הגז.•שיטות ספקטרוסקופיות – צבע – עוצמת הבליעה.•מוליכות חשמלית – בתמיסות.•
קצב התגובה משתנה עם הזמן.
:חישוב קצב תגובה בשני תחומים
הקצב ההתחלתי. הקצב שאליו מתייחסים הוא
משוואת הקצב מבטאת את הקצב ההתחלתי כתלות בריכוזים ההתחלתיים של המגיבים )או הזרז(.
עבור תגובה כללית כלשהי:
aA)g( + bB)g( cC)g( + dD)g(משוואת הקצב תהיה:
Rate = k[A]α[B]β
kקבוע הקצב –α,β )סדר התגובה )לא בהכרח מספרים שלמים –
.לא קשורים למקדמים הסטוכיומטריים סכום החזקותסדר התגובה =
משוואת הקצב נקבעת באופן ניסיוני.
משוואת הקצב היא:Rate = k[NO2][F2]
ביחס לכל מגיב – סדר התגובה 1סדר התגובה הוא .2הכולל הוא
סדר התגובה תלוי במנגנון התגובה – האופן שבו היא מתרחשת.
ישנן תגובות שמשוואת הקצב שלהן תלויה גם בזרז:
CH3COCH3)aq( + I2)aq( → CH3COCH2I)aq( + HI)aq(H3O+
עבור התגובה:2NO2)g( + F2)g( → 2NO2F)g(
משוואת הקצב:Rate = k[CH3COCH3][H3O+]
.2סדר התגובה הכולל הוא
סדר של תגובה נקבע באופן ניסיוני מתוך הקצב ההתחלתי של התגובה.
:N2O5עבור תגובת פירוק
[N2O5] קצב התחלתי(Rate)
M4.8×10-6 M/s 10-2×11.0ניסוי
M9.6×10-6 M/s 10-2×22.0ניסוי
Rate = k[N2O5]מתוצאות הניסויים נוכל לקבוע:
ולחשב את ערכו של קבוע הקצב:
k = Rate/[N2O5] = 9.6×10-6 /2.0×10-2 = 4.8×10-4 s-1
ממספר נתונים ולא kבאופן יותר מדויק קובעים את רק נתון בודד.
משוואות הקצב נותנות לנו תלות דיפרנציאלית.
לדוגמא, אם ידועה תגובה מסדר ראשון:
]Ok[NΔt
]OΔ[NRate 52
52
את לחשב ניתן לא זו רגע ]N2O5[ממשוואה בכל
ורגע.
לכן, יש צורך לפתור את המשוואה הדיפרנציאלית:
t
0
[A]
[A]
dtk[A]
d[A]t
0
]Ok[Ndt
]Od[N52
52
kdt]O[N
]Od[N
52
52
ולקבל את הצורה האינטגרלית:
kt]O[N
]O[Nln
052
t52
בתגובה מסדר ראשוןkמציאת קבוע הקצב
052t52 ]Oln[N kt ]Oln[N
k=4.83x10-4 1/sec
aA →תוצרים בהכללה, עבור תגובה:
A[ - = kt + ln[0 :מסדר ראשוןאם התגובה היא
t[A]ln
:מסדר שניאם התגובה היא
A[t = - kt + [A][0 : מסדר אפסאם התגובה היא
0t [A]
1 kt
[A]
1
תגובות מסדר אפס מתרחשות רובן ככולן בפאזה הטרוגנית – מהירות התגובה תהיה תלויה אז בשטח המגע יותר מאשר
בריכוז המגיב.
סדר שניסדר ראשוןסדר אפס
משוואת הקצב
Rate = kRate = k[A]Rate = k[A]2
ריכוז בזמן נתון
[A[t = - kt + [A]0
זמן מחצית
חיים
גרף מתאים
]A כנגד [tln[A] כנגד t1]/A[ כנגד t
סיכום משוואות הקצב לתגובות מסדר אפס, אחד ושניים:
aA→ תוצריםעבור תגובות מהסוג:
1/ 20
1
[ ]t
k A
1/ 2
0.693t
k0
1/ 2
[ ]
2
At
k
0]A[ - = kt + ln t[A]ln0t [A]
1 kt
[A]
1
זמן מחצית החיים
למחציתהזמן שלוקח מהכמות ההתחלתית של
המגיב לעבור תגובה.
: A[t = ½ [A]0 [כאשר
קביעת סדר תגובה מתצוגה גרפית
ראינו איך לקבוע סדר של תגובה מתוצאות ניסיוניות של ריכוז כנגד זמן התרחשות התגובה.
התגובה סדר את לקבוע יותר מדויק מעשי, באופן מדידות: של רב מספר תוצר( מתוך )או מגיב ריכוז
בזמן.
גרפית התנהגות תהיה שונים, מסדרים לתגובות xציר yציר גרף מתאיםשונה.
A[t[0סדר
1ln[A]tסדר
A[t/[21סדר
]NO2[
1.00×10-2
0.683×10-2
0.518×10-2
0.418×10-2
0.350×10-2
0.301×10-2
0.264×10-2
]NO2[
1.00×10-2
0.683×10-2
0.518×10-2
0.418×10-2
0.350×10-2
0.301×10-2
0.264×10-2
בדיקת סדר תגובה
הגרף יהיה ליניארי אם התגובה מסדר מתאים.
משיפוע הקו – ניתן .kלחשב את