Brzina hemijske reakcijeBrzina hemijske reakcije

mr Borka Popovimr Borka PopoviććProfesor hemijeProfesor hemije

Hemijske reakcije

Potrebni uslovi za hemijsku reakciju Kretanje čestica

Energija aktivacije

Uspešan sudar

H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)

UV

reaktanti proizvod hem.reak.

‚t = 2 ss = 10 m

v = 10 m / 2 s = 5 m/s

Kako se definiše brzina?U kinematici:Brzina predstavljja predjeni put u jedinici vremena

=st

v

Lomonosov: ” Lakše je upoznati skrivenu prirodu tela povezivanjem fizičkih i hemijskih znanja“

Brzina hemijske reakcije

BRZINA HEMIJSKE REAKCIJE

Hemijska kinetika je grana hemije koja se bavi proučavanjem brzine i mehanizma hemijskih reakcija.

Homogene reakcije su reakcije supstanci istog agregatnog stanja.

Heterogene reakcije su reakcije supstanci na granici faza.

Brzina hemijske reakcije predstavlja broj uspešnih sudara u jednici vremena po jedinici površine za homogene, odnosno po jedinici zapremeine za heterogen reakcije.

=ct

v

BRZINA REAKCIJE JE PROMENA KONCENTRACIJE U JEDINICI

VREMENA

Δc

Δt

Reakcije se dešavaju različitom brzinom neke su trenutne, a neke veoma spore

2 AgNO3(aq) + 2 NaOH(aq) → Ag2O(s) + 2 NaNO3(aq) + H2O(l)

Jonske reakcije su veoma brze

Molekulske reakcije su sporije.

Ova reakcija na sobnoj temperaturi ide veoma

sporo.

2H2 + O2 → 2H20

Faktori koji utiču na brzinu hemijske reakcije

• Priroda reaktanata

• Koncentracija reaktanata

• Veličina dodirne površine

• Temperatura

• Katalizatori

Faktori koji utiču na brzinu hemijske reakcije1. Uticaj prirode reaktanata

je odlučujući da li će do reakcije doći ili ne

I2(s) Al (s)H2O(l)

I2(s)H2O(l)

I2(s) Fe(s) H2O(l)FeI2 (l)

AlI3 (l)

DEMONSTRACIONI OGLED 1

Reakcija metala različite redukcione moći sa jodom.A

DEMONSTRACIONI OGLED 2

Uticaj jačine kiseline na brzinu hemijske reakcije.

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2 Zn + 2CH3COOH → Zn(CH3COO)2 + H2

brzaspora

2. Uticaj koncentracije reaktanata na brzinu hemijske reakcije

Guldberg – Vageov zakon (Zakon o dejstvu mase)

aA + bB → cC + dD

v = k[A]a [B]b

Demonstracioni ogled:

Uticaj koncentracije na brzinu hemijske reakcije

E Na2S2O3 H2O C (mol/dm3) E H2SO4 t (s) v (mol/dm3s)

1. 1cm3 3cm3 0,25 1* 3cm3 20 0,0125

2. 2cm3 2cm3 0,5 2* 3cm3 10 0,05

3. 4cm3 1 3* 3cm3 4 0,25

Brzina je upravo proporcionalna proizvodu koncentracije reaktanata.

Na2S2O3+H2SO4→Na2SO4+S+SO2+H2O

Δc

v

Sa porastom koncentracije raste brzina hemijske reakcije.

Zaključak

3. Uticaj veličine dodirne površine

Što je veća dodirna površina reakcija je brža.

Demonstracioni ogled:

Reakcija aluminijuma u prahu sa HCl i aluminijumske folije sa HCl.

Al prah

Al folija

2Al + 6HCl → 2AlCl3

spora

brza

4. Uticaj temperature na brzinu hemijske reakcije

Demonstracioni ogled: Uticaj temperature na brzinu hemijske reakcije

Satna reakcija natrijum-tiosulfata sa sulfatnom kiselinom

E Na2S2O3 C (mol/dm3) E H2SO4 T 0C t (s) v (mol/dm3s)

1. 5cm3 0,5 1* 5cm3 20 50 0,01

2. 5cm3 0,5 2* 5cm3 30 25 0,02

3. 5cm3 0,5 3* 5cm3 40 10 0,05

Zagrevanjem se brzina reakcije povećava dva do tri puta.

Veći broj čestica postiže energiju aktivacije. Povećaće se broj uspešnih sudara i brzina reakcije biće veća.

Na2S2O3+H2SO4→Na2SO4+S+SO2+H2O

T

v

Sa porastom temperature raste brzina hemijske reakcije.

Zaključak

A + B

C + D

Ea, n.k.

5. Uticaj katalizatoraKATALIZATORI su supstance koje ubrzavaju hemijskureakciju, a pri tome se hemijski ne menjaju.INHIBITORI su supstance koje usporavaju brzinu hemijskereakcije.

Ea, k.

A + B C + D

Ea, k. << Ea, n.k.

E

r.k.

A + kat AkatAkat + B C+D + kat

Kataliza je reakcija koja se vrši u prisustvu katalizatora.

Homogena kataliza –

Katalizatori i reaktant istog agregatnog stanja

Heterogena kataliza – Katalizator i reaktant različitog agregatnog stanja

INDUSTRIJSKI ZNAČAJ

Heterogena kataliza

-hidrogenizacija biljnog ulja u margarin.

-proizvodnja sumporne kiseline

-proizvodnja amonijaka

REAKTANTI

KRETANJE ČESTICA

REAKTANTA+ Ea

USPEŠAN SUDAR

HEMIJSKA REAKCIJA

PROIZVOD HEMIJSKE REAKCIJE

BRZINA HEMIJSKE REAKCIJE

HEMISKA KINETIKA

= ctv

FAKTORI KOJI UTIČU NA BRZINU HEMISKE REAKCIJE

PRIRODA REAKTANTA

KONCENTACIJA REAKTANATA

VELIČINA DODIRNE POVRŠINE

TEMPERATURAKATALIZATOR

KATALIZA

HOMOGENA HETEROGENA