9. Chemické reakce Kinetika

Transkript

1 Základní pojmy Kinetické rovnice pro celistvé řády Katalýza Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

2 reakční mechanismus elementární reakce a molekularita reakce reakční rychlost kinetická rovnice řád reakce rychlostní konstanta závislost na teplotě katalýza, inhibice izolovaná reakce x simultánní reakce homogenní reakce x heterogenní reakce

3 elementární reakce a molekularita reakce elementární reakce v celkovém reakčním mechanismu počet molekul, které se musí srazit monomolekulární samovolný rozklad molekuly (často jen zdánlivé) bimolekulární srážka dvou částic nejčastější případ trimolekulární současná srážka tří částic mnohdy zdánlivé, spíš sled bimolekulárních dějů

4 elementární reakce a molekularita reakce tranzitní (přechodový) stav

5 homogenní reakce v jedné fázi heterogenní reakce na fázovém rozhraní simultánní reakce zvratné reakce (přímá a zpětná) bočné reakce (vedlejší produkty) následné reakce (konsekutivní) řetězové mnohé radikálové, mnohé polymerace

6 reakční rychlost okamžitá rychlost časový úbytek látkového množství reaktantu, přírůstek látkového množství produktu dělený příslušným stechiometrickým faktorem pro reakce za konstantního objemu (např. v roztocích) časová změna koncentrace v 1 a d[a] dt 1 b d[b] dt 1 c aa bb cc d d[c] dt D 1 d d[d] dt

7 kinetická rovnice diferenciální rovnice mezi koncentracemi látek v reakční směsi a časem aa bb cc d 1 d[a] v f a dt D [A],[B],[C],[D] kinetická rovnice jednoduché reakce v 1 a d[a] dt k[a] [ B]

8 kinetická rovnice jednoduché reakce 1 d[a] v a dt k[a] [ B] n celkový řád reakce řád reakce vzhledem ke složce A reálné číslo jednoduché případy (vůči složce) nultý řád (nezávislost rychlosti na koncentraci složky) první řád (rychlost přímo úměrná koncentraci složky) druhý řád (rychlost úměrná kvadrátu koncentrace složky)

9 kinetická rovnice jednoduché případy (vůči složce) nultý řád (nezávislost rychlosti na koncentraci složky) 1 d[ A] v k[ A] 0 k a dt [ A] [ A] 0 k

10 kinetická rovnice jednoduché případy (vůči složce) první řád (rychlost přímo úměrná koncentraci složky) v 1 a d[ A] dt k[ A] [ A] [ A] 0 exp k

11 první řád poločas

12 kinetická rovnice jednoduché případy (vůči složce) druhý řád (rychlost úměrná kvadrátu koncentrace složky) v 1 a d[ A] dt k[ A] 2 [ A] [ A] 0 1[ A] 0k

13 druhý řád poločas

14 nultý, první a druhý řád - porovnání druhý nultý první

15 kinetická rovnice jednoduché reakce 1 d[a] v a dt k[a] [ B] rychlostní konstanta pro danou teplotu závislost na teplotě Arrheniova rovnice teplota, aktivační energie, předexponenciální E a (frekvenční) faktor k Ae RT

16 srážková teorie navržena pro rychlost reakcí v plynné fázi frekvence srážek a pravděpodobnost, že při srážce dojde k reakci teorie absolutních reakčních rychlostí teorie aktivovaného komplexu teorie přechodového stavu

17 katalýza a inhibice katalyzátor mění cestu děje převede výchozí látky na produkty pohodlnější cestou

18 katalýza a inhibice katalyzátor mění mechanismus reakce (mění cestu děje cesta přes nižší bariéru )

19 katalýza příklad rozklad ozonu

20 katalýza a inhibice katalyzátory neselektivní x selektivní autokatalýza homogenní obvykle v roztocích heterogenní na fázovém rozhraní transportní jevy, sorpce, vlastní reakce enzymová mechanismus Michaelisův-Mentenové komplex enzym-substrát

21 katalýza katalytický cyklus

22 heterogenní katalýza na fázovém rozhraní transportní jevy, sorpce, vlastní reakce

23 enzymová katalýza selektivita

24 enzymová katalýza kroky E + S ES EP E+P