prelog.chem.pmf.hrprelog.chem.pmf.hr/~ernest/3302/kinetika.pdf · 2003-10-24 · XIV Kinetika...

Post on 08-Feb-2020

3 views 0 download

Transcript of prelog.chem.pmf.hrprelog.chem.pmf.hr/~ernest/3302/kinetika.pdf · 2003-10-24 · XIV Kinetika...

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 1

���������������� �����

������������ � ���

���������������������������������������� ���������� �������������������������!������!���"���������������∆������!����#��!����������������������������$����������������#������������������������!���

%������������������������������������ ��������!� ����������!����.

&����������!����!��������������!������������'���������

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 2

(�����)�����������'���������aA + bB + ... pP + r R + ...

(�����)����������������������������������������������%�����������������������������!��!�����!��*�#���������!����!�����+�����!�����������!��!�������������#��������!��������������!������ ���

� ,!�'����!��������������������������!��������������!�����#���������������������!����������!�����������!��

,����������!!�������������������������������

-��������������������#������!����������!����'�������!���

-����!�)�

.�������������ξ.������������� ��$�����������������)������!������'

��������'���������

L

NLr =ξ

�������!����!�����

"��������������!��!�

/�!������������������������������������������������������������������!�����������0

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 3

1�����������������������

2 &��� ������������������������������ �'���!����������������������

2 &������������*���!��������2 &����������������!�������������!�������2 .�$���������������!�����������!�������!��������

�����������������������������������

2 3�������������������������!����������!��!�����������������������!�����������������������!������ ����������������������

���������������� = ∆4"5

∆�

���������������� = - 41��5N 41��5S

t k t p

3����0

Br2(aq) + HCOOH(aq) 2Br-(aq) + 2H+(aq) + CO2

= -∆41��5

∆�

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 4

t/s

0 100 200 300 400 500

>%

U�@�P

R

O/

��

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014t/s [Br2]/mol L-1 pros. brzinamol L-1s-1

0 0,012003,8 x 10-5

50 0,010103,28 x 10-5

100 0,008462,72 x 10-5

150 0,007102,28 x 10-5

200 0,005961,92 x 10-5

250 0,005001,60 x 10-5

300 0,004201,34 x 10-5

350 0,003531,14 x 10-5

400 0,00296

3,54 x 10-5 mol L-1 s-1

2,50 x 10-5 mol L-1 s-1

���������������������������������������������������������������������������!������

��������!�����������!���������������������������������������������������!�������������������������������������������!��!��.

%��������

������������������������������������������!���������������������������!������������������������������������������!������

6��������!�������������������������������������������������������������������!��������-����!����!�����������������!��������������������������������������!�����������!�!������������������ �������

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 5

����!������������������%�����������������������!����!�������*��������������!���������*�������������!�

����!����������������������� ���������������� ����������!���������!��������������!��������!��!������!�����!����!����!����������������������������

����!�������������� �����������������������������������������!����������!���!�

%����!������������������

t/s [Br2]/mol L-1 brzina/ mol L-1 s-1

0 0,01200 4,20 x 10-5

50 0,01010 3,52 x 10-5

100 0,00846 2,98 x 10-5

150 0,00710 2,49 x 10-5

200 0,00596 2,09 x 10-5

250 0,00500 1,75 x 10-5

300 0,00420 1,48 x 10-5

350 0,00353 1,23 x 10-5

400 0,00296 1,04 x 10-5

%���������1������������������������������������������ ���������!����!���

���������������������������������������!������������������������������%���������%���������������*!���������������������� ���������������!�����#���!����!��������!�����!������� �����!����!������!���!����!��

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 6

t (s)

0 100 200 300 400 500

[Br 2

]/mol

L-1

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

t/s [Br2]/mol L-1 brzina/ m ol L -1 s-1

0 0,01200 4,20 x 10-5

50 0,01010 3,52 x 10-5

100 0,00846 2,98 x 10-5

150 0,00710 2,49 x 10-5

200 0,00596 2,09 x 10-5

250 0,00500 1,75 x 10-5

300 0,00420 1,48 x 10-5

350 0,00353 1,23 x 10-5

400 0,00296 1,04 x 10-5

/��!�����������!������!��������������������������������������!������������������������������������������ ��!�'����������!�����!�������� �����������!

#�������7��8#��9���������7������

:� #;�9���� s-1

�#<;�9���������7������

#;�����7��

:� #;�9���� s-1

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 7

��������!������������������������

2 =!������������������!���!�2 =!������������!�����������!���!�2 =!������!������!���2 =!����������*���2 =!��������!�����!���2 =!��������������

[Br2] (mol L-1)

0,000 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0,012 0,014

brzi

na 1

05 / m

ol L

-1 s

-1

0

1

2

3

4

5

7������������������ ��������!������������������������������

�������∝�41��5 �������:�41��5

[ ]2Br

brzinak =

bxay +=

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 8

1������������������� ����������������������!�����������!��!������������!�

" 1[ ]t

Abrzina

∆∆−=

[ ]t

Bbrzina

∆∆=

�" 1

[ ]t

Abrzina

∆∆−=

2

1 [ ]t

Bbrzina

∆∆=

1�&����>��?�;�1����>��?�@A���>� 1����>��?� A�&���

[ ] [ ] [ ]ttt

brzina∆

∆=∆

∆−=∆

∆−=−

2-

3 Br

3

1Br

5

1BrO

&� �������

2 B���� ���!����������:

2 ���������������������)��������!�:...... ++→++ fFeEbBaA

[ ]t

A

av

∆∆−= 1 [ ]

t

B

bv

∆∆−= 1

[ ]t

E

ev

∆∆= 1 [ ]

t

F

fv

∆∆= 1

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 9

QnYmX →+

[ ] [ ]nm YXkv ⋅⋅=

-��������������������

�?��C��������������������

��C���������������������������D

��C���������������������������E

��C�����!��!�����������������

B����������������������

2 &����� ���� �� ������� ��������� �������!������� � ����!���!�� ��*��� ��� �����F@<� G3� ��������� �� ��H����� !�� ����� $����������� ���� ������ �� ��������������0I ������� ��������� ��������� ��������������� ����!���������������������� �'�!�������!����������:�������!�������

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 10

B����������������������

2 1������ ��������� �� ����� ������ ���������������������� ��� ������!������� "� �������!������� 1� �����!��'� �� !��������� [ ] [ ]BAkv ⋅=

DCBA +→+

-������������������

2 +�������� ��������� �� ������� �������������� ������ ��������� ����!��!� C�����������������������

2 �������0

BAAB +→[ ]ABkv ⋅=

242 2NOON →

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 11

-�������������������C��������

2 -������/�&;��!�����������GG�8

2 1���������������������!�������/�&;

24252 22 OONON +→

[ ] [ ]5252 ONk

dt

ONdv ⋅=−=

3�����������!�����������

Plinska

bireta

kupka na konstantnoj temperaturi

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 12

-����!�!������������������� 6�������&������

�#�;@ �#�FJ #���� #J;�F ;# @�8 @#; <#8�8� F#<;;8 J#@�@@ �#�<<F �#; vrijeme (s)

0 2000 4000 6000 8000

volu

men

O2

(cm

3 )

0

2

4

6

8

10

12

&�����������!����������!���!�����������!��!���������������

volu

men

O2/

cm3

vrijeme/s

[N2O

5]

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 13

-�������������������������

2 "��� ��� ������ ����!��!� � �� ����� �����������*��� ������ ���!�������!����!����� ��������!��� !��� ��� �!����� ����� ��������!������� ����!��� ���� !��� ������!��!�� ����!��!��� �� ������� �����������������������!��!�.

22 COOC →+[ ]2Okv ⋅=

-�������������������

2 +�������� ��������� ���� ������� ������������������������ ��������������������������������� �������� ����������� ����������

62242 HCHHC →+

[ ] [ ]242 HHCkv ⋅⋅=

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 14

-��������!�� �������

2 %������������� ��������� ��� ����!��� ��!�*!�� �������� �������!���!� ��� ��!����������������*�������������������

22 22 NOONO →+

[ ] [ ]22 ONOkv ⋅⋅=

6�����������)���!�

2 6������� ��!������ ��� ���������� ��������!���!�

kt

693.02/1 =

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 15

,�)�!���������)������������������!��#�������������������

[ ] [ ]ot Akt +−=A

[ ] [ ] ktot −= AlnAln

[ ] [ ]ot Akt

A

11 +=

[ ]Akbrzina =

[ ]2Akbrzina =

k

-�� (�����)������������������������!�����������������

&��� �������������������������������������������������� ������������������������!�����������!���!�������������!��������������!����!�����������

���������������������������

brzina = k [A]

4"5R�����!���������!�����������!���!�

[ ] [ ] kto eA −=A

B����������������������������)���������������������!���������!������#�������!�������!����������������������!��!�������!�)�����������0

������!��������0 [ ] [ ] kto −= AlnAlnbxay +=

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 16

t (s)

0 100 200 300 400 500

ln[B

r 2] (

mol

L-1)

-6,0

-5,8

-5,5

-5,3

-5,0

-4,8

-4,5

-4,3

-4,0

t /s [Br2] /mol L-1 ln([Br2] /mol L-1

0,00 0,01200 -4,4250,00 0,01010 -4,6000,00 0,00846 -4,7750,00 0,00710 -4,9500,00 0,00596 -5,1250,00 0,00500 -5,3000,00 0,00420 -5,4750,00 0,00353 -5,6500,00 0,00296 -5,82

���

���� �������������������������������������������

[ ] [ ] kto −= AlnAln ���$������!�������������������������C�

0 100 200 300 400

[Br 2]

(m

ol L

-1)

0,002

0,004

0,006

0,008

0,010

0,012

0,014

t (s)

0 100 200 300 400 500

ln[B

r 2] (

mol

L-1)

-6,0

-5,8

-5,5

-5,3

-5,0

-4,8

-4,5

-4,3

-4,0

t (s)

0 100 200 300 400 500

1/[A

] ( m

ol-1

L)

50

100

150

200

250

300

350

400

��������������

���������������

���������������

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 17

+����������!���������������������'���������"�?�1 G�?�.

������������������!���������������������������)������������!����������������������������'����!�7��!��������������!����������������������!�����������#�������������������������������

7��!������������������������!������������!����!������ �����������

+���������������������������!��������!�������������������������������������)�����!�!���� ������������������

��������!����������������������������������������"���1

������ ∝ �����������

�������

&����������������*�������������!�������������������������!����������!���!�.

3� �!��#���������������)���������������������������������/��!�����������!�����!�����������������)�������������!����������������������������������������������������.%���������������������������������������� ����!����!��

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 18

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 19

������ ∝1�����������������������������!��������������

X1�����������������'����������!��������������

X1����������������������������

,���!�����*!�������������������*����������������������������������������!��������������������� ���������������!�������K����������!����������)�����������!������������������������������������������!��������������������������!�����������������������

E

reakcijska koordinata

����������������� ���������������������������������������������������������� ������������

i produkata.

Energijski dijagram

"?1 G�?�.

������������!���� [AB]

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 20

������������������������������������� �����������

aktivirani kompleks

razlika uentalpiji, ∆H0

���� �reaktanata iprodukata

reaktanti

produkti

energijaaktivacije, Ea

E

reakcijska koordinata

Ovo je egzotermna reakcija.����������������� ���

reakcijska koordinata

Ovo je endotermna reakcija.Toplina se apsorbira.

E

energijaaktivacije, Ea

reaktanti

produkti

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 21

"��'���������������)��

2 ����� ��� �� ���������� ������������������ �������������������� � ����� ���������������������

������������� D�������!������������

"����� �������#���� $�� ����������������

RTEaAek /−=

%�������������

2 &������� ��� ��'�(� ������� ����)*���!��� ������ �� ���*��� ��� ��!�� ���������������������!������������+

( ) ( )ATR

Ek a ln

1ln +

−=

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 22

#���������!������������������ ���,-�.

Utjecaj temperature

• Brzina reakcije raste s porastom���������������������������������������

N2O5

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 23

Ea

populacijamolekula

temperatura

raspodjelahladnijih molekula

raspodjela toplijih molekula

mali dio molekulaprelazi energiju

aktivacije na niskojtemperaturi

Utjecaj temperature.

Ea

populacijamolekula

temperatura

raspodjelahladnijih molekula

raspodjela toplijih molekula

mali dio molekulaprelazi energiju

aktivacije na niskojtemperaturi

�������������� ��molekula prelazi

energiju aktivacije Eana višoj temperaturi

Utjecaj temperature.

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 24

=!����������*���

2 -���!��!��������������!���������������������

2 L!�� ��� �� �� �������� ����*���#� !�� ������ ���!� ����������� �� �#� �� !���� ���� �������������������

=!��������!�����!���

2 +�!�����!���� ��� !����� ����� ��������������������������

2 K��������������*�����!�����!���2 ��'���!��������������������������������

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 25

6��!����!�����

2 A�������I ����!���$���

2 A�!�������I ���������!���$�����

Heterogena kataliza - primjer

XIV Kinetika kemijskih promjena

���������������� ����������� 26

Enzim - primjer

E

vrijeme

normalna reakcija

normalnaaktivacijska

energija

�����������energija aktivacije

Ukupna promjena energije, ∆H0, od reaktanata do produkata��� ����������������������������������� �

�������������������������������������Ea�������������������

�������������������

�������������������energiju aktivacije pa��������� �������������������������