[ ] d[ Y] rychlost REAKČNÍ KINETIKA X Y

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "[ ] d[ Y] rychlost REAKČNÍ KINETIKA X Y"

Štěpánka Sedláková
před 6 lety
Počet zobrazení:

1 REAKČNÍ KINETIKA Faktory ovlivňující rychlost chemických reakcí Chemická povaha reaktantů - reaktivita Fyzikální stav reaktantů homogenní vs. heterogenní reakce Teplota 10 C zvýšení rychlosti 2x 3x zýšení tělesné teploty o 0,5 C spotřeba O 2 o 7% Katalýza změna koncentrace _ rychlost reakce čas mol.l -1 s X Y v [ ] d[ Y] d X dt dt xx + yy zz rychlost [ X] x [ Y] y 1

2 REAKČNÍ KINETIKA Rychlost chemické reakce, v: xx + yy zz v [ ] d X dt k [ X] x [ Y] y k... rychlostní konstanta [X], [Y]... molární koncentrace reagentů t... čas Rychlost chemické reakce závisí na povaze reagentů (reaktivita, fyzikální stav), jejich koncentraci, teplotě, tlaku, použitém rozpouštědle, případně dalších faktorech. 2

3 REAKČNÍ KINETIKA Vliv teploty Arrheniova rovnice k Ae E a RT k... rychlostní konstanta A... preexponenciální faktor E a... aktivační energie R... univerzální plynová konstanta T... absolutní teplota (K) Srážková teorie rychlosti chemických reakcí: Reaktanty, které se mají chemicky změnit se musí setkat srazit. Frekvence srážek - teplota, tlak (většinou isobaricky), koncentrace Eyringova rovnice (teorie transitního stavu) k kbt e h G RT k B... Boltzmannova konstanta h... Planckova konstanta G... Gibbsova aktivační energie 3

4 REAKČNÍ KINETIKA tepelné zabarvení reakce Endotermní reakce aktivační energie vs. reakční teplo Exotermní reakce E E a KCl + O 2 E E a H E a KClO 3 C + O 2 reakční koordináta H CO 2 katalyzovaná reakce reakční koordináta 420 C KClO 3 KCl + 3O C MnO 2 4

5 CHEMICKÁ ROVNOVÁHA k a A + b B c C + d D k a b v k[a] [B] c d v ' k'[c] [D] Rovnovážný stav: v v a b c d k [ A] [B] k'[c] [D] Rovnovážná konstanta (Guldberg, Waage) k k' K eq c [C] [D] a [A] [B] d b G A + B G G ( ) G 0 RT ln K eq G 0 C + D reakční koordináta 5

6 KYSELINY, ZÁSADY A IONTOVÉ SLOUČENINY ELEKTROLYTY: Sloučeniny jejichž roztoky nebo taveniny vedou elektrický proud. Vodivost elektrolytů je zprostředkována ionty. Vznik iontů: disociace (např. KCl K + + Cl - ) ionizace H Cl + H O H H O H H + Cl H N H H H + H O H O H + H N H H Podle stupně disociace (ionizace) dělíme elektrolyty na slabé a silné. Hlavními producenty iontů jsou kyseliny, zásady a soli. 6

7 KYSELINY A ZÁSADY Autoionizace (disociace) vody 2 H 2 O H 3 O + (aq.) + OH - (aq.) hydroxoniový i. hydroxidový i. K eq [H3O [H + - ][OH ] 2 O] 2 Iontový součin vody: [H 3 O + ] [OH - ] 1 x 10 7 mol.l -1 (25 C) K eq [H K O] [H ][OH ] w 10 mol.l Svante ARRHENIUS ( ) Kyseliny produkují ionty H + v roztocích PhD Nobelova cena Johannes BRØNSTED ( ) Kyseliny látky poskytující proton (H + ). Zásady (Báze) látky schopné přijímat proton (H + ). 7

8 IONIZAČNÍ (disociační) KONSTANTA konjugovaný pár [H O + H-A + H 2 O H 3 O + + A - 3 K a [HA] konjugovaný pár ][A - ] konjugovaný pár Tento obrázek nyní nelze zobrazit. B + H 2 O BH + + OH - konjugovaný pár - logx px pk a, pk b, ph, poh ph < 7... kyselé ph 7... neutrální ph > 7... zásadité Pro vodné roztoky: pk a + pk b 14 8

9 Hodnoty K a a pk a některých kyselin při 25 C Kyselina Vzorec Ka pka Chloristá HClO 4 vysoká Jodovodíková HI vysoká Bromovodíková HBr vysoká Sírová H 2 SO 4 vysoká Chlorovodíková HCl vysoká Dusičná HNO 3 vysoká Hydroxoniový ion H 3 O + 55 Hydrogensíranový ion HSO 4-1, ,00 Fosforečná H 3 PO 4 7, ,15 Citronová H 3 C 6 H 5 O 7 7, ,15 Askorbová (vitamin C) H 2 C 6 H 6 O 6 7, ,10 Octová CH 3 COOH 1, ,74 Uhličitá H 2 CO 3 4, ,35 Dihydrogenfosfát H 2 PO - 4 6, ,20 Amoniový ion + NH 4 5, ,24 Bicarbonát HCO - 3 4, ,33 Hydrogenfosfát HPO 2-4 4, ,35 Voda H 2 O 1, ,74 Hydroxidový ion OH - ~

10 Hodnoty K b a pk b některých bazí při 25 C Báze Vzorec Kb pkb Oxidový ion - O 2 1, Hydroxidový ion OH - 55 Fosfát PO 3-4 2, ,66 Karbonát CO 2-3 2, ,68 Amoniak NH 3 1, ,74 Hydrogenfosfát HPO 2-4 1, ,80 Bikarbonát HCO 3-2, ,65 Acetát CH 3 COO - 5, ,26 Askorbát - HC 6 H 6 O 6 1, ,89 Citrát - H 2 C 6 H 5 O 7 1, ,85 Dihydrogenfosfát H 2 PO - 4 1, ,85 Sulfát (síran) SO 2-4 9, ,01 Voda H 2 O 1, ,74 Nitrát NO 3 - velmi malá Chlorid Cl - velmi malá Hydrogensulfát HSO 4 - velmi malá Bromid Br - velmi malá Jodid I - velmi malá Chloristan HClO 4 - velmi malá 10

11 PUFRY Tlumivé roztoky.. tlumí změny ph, tj. přídavek báze nebo kyseliny hodnotu jejich ph výrazně nezmění. Nejlépe se osvědčují směsi slabé kyseliny nebo báze a jejich příslušné soli. + [HA] [ H3O ] K a [A ] [ HA] c + c γ c kys (1 α) - [ A ] cs (1 γ ) + ckysα cs s kys Slabé kyseliny a báze hydrolyzují jen málo > α << 1 >> γ [H O + 3 ] K a c kys c s ph p log c c s K a + Henderson - Hasselbalch kys Př.: acetátový pufr 100ml, kys. octová (AcOH) a octan sodný 1 mol/l :1 mol/l > ph 4.74 přídavek 1 ml HCl o c 1 mol/l > c(acoh) 1.00 mol/l; c(acona) 0.98 mol/l ph ml HCl (c 1 mol/l) do 100 ml vody ph 7 > c(hcl) > ph karbonátový pufr v krvi (HCO 3- /CO 2 (aq)) ph 6,51 fosfátový pufr v buňkách (H2PO 4- /HPO 4 2- ) ph 7,2 11

12 OXIDAČNĚ REDUKČNÍ (REDOXNÍ) REAKCE Oxidační stupeň (číslo) mocenství Formální náboj atomu v molekule (iontu), který získá, pokud jsou vazebné elektrony přisouzeny atomům s vyšší elektronegativitou. Elektrony na vazbách atomů stejného druhu se neuvažují. Redoxní reakce takové reakce, při kterých dochází ke změnám mocenství atomů v reagujících sloučeninách. Oxidace zvyšování mocenství (odebírání elektronů, např. vazby k O) Redukce snižování mocenství (dodávání elektronů, např. vazby k H) Př.: 3CH 3 OH + 2 K 2 Cr 2 O HCl 3 HCOOH + 4 CrCl KCl + 11 H 2 O 3 C -2-12e -4e 3 C +2 2 Cr e +6e 42 Cr 3+ 12

13 OXIDAČNĚ REDUKČNÍ (REDOXNÍ) REAKCE Redukční potenciál (E) potenciál elektrodové reakce zapsané jako redukce. Nelze stanovit absolutně > arbitrárně stanoven nulový standardní redukční potenciál pro reakci: 2H + + 2e - H 2 (g) E 0 0 V Redoxní reakce probíhají spontánně ve směru pozitivnějšího E. E x 0 E + lna n+ x RT nf x (Nernst) 13

14 OXIDAČNĚ REDUKČNÍ (REDOXNÍ) REAKCE Předpověď směru samovolné reakce: Redoxní reakce (článek) čl red ox E E E Př.: Zn(s) + Cl 2 (g) Zn 2+ (aq) + 2Cl - 0 (aq) 0, 76 E Zn 0 E Cl + 1,36 E 0 čl RT nf ln K eq 0, 0592 n logk eq (Nernst-Peters) E 1,36 ( 0,76) 2,12 0,0592 log n 0 čl K eq K eq

15 15

Podobné dokumenty

3 Acidobazické reakce

3 Acidobazické reakce Brønstedova teorie 1. Uveďte explicitní definice podle Brønstedovy teorie. Kyselina je... Báze je... Konjugovaný pár je... 2. Doplňte tabulku a pojmenujte všechny sloučeniny. Kyselina