REAKČNÍ KINETIKA 1. ZÁKLADNÍ POJMY. α, ß jsou dílčí reakční řády, α je dílčí reakční řád vzhledem ke složce A, ß vzhledem ke složce

Transkript

1 REKČNÍ KINETIK - zabývá se ryhlosí hemikýh reakí ZÁKLDNÍ POJMY Definie reakční ryhlosi v - pro reake probíhajíí za konsanního objemu v dξ di v V d ν d i [] moldm 3 s Ryhlosní rovnie obeně vyjadřuje vzah mezi reakční ryhlosí a složením reakční směsi U věšiny reakí reakční ryhlos závisí pouze na konenrai výhozíh složek Pro reaki popsanou sehiomerikou rovnií a + b C + dd pak lze ryhlosní rovnii vyjádři ve varu v α β k, kde, jsou okamžié konenrae výhozíh složek okamžiá ryhlos éo reake s časem klesá, k je ryhlosní konsana, konsana nezávislá na konenrai, ale závislá na eploě, α, ß jsou dílčí reakční řády, α je dílčí reakční řád vzhledem ke slože, ß vzhledem ke slože α + ß reakční řád Dílčí reakční řády obeně nemají žádnou souvislos se sehiomerikými fakory a a b Dílčí reakční řády jsou formální veličiny, keré je nuno sanovi experimenálně Reakční řád může nabýva různýh nezápornýh hodno Exisují však i reake, keré nemají řád 64

2 Mehanismus reake je sled elemenárníh reakí (kroků), jejihž souhrn předsavuje sehiomerikou rovnii Sehiomeriká rovnie vyjadřuje, v jakýh poměreh spolu láky reagují Elemenární reake říká, jaké čásie spolu ineragují, a jejih vzájemná inerake vede k hemiké přeměně Pro elemenární reake plaí, že dílčí reakční řády odpovídají sehiomerikým fakorům rovnie U elemenárníh reakí se zavádí další pojem molekularia reake Molekularia reake udává poče čási, jejihž vzájemná inerake vede k hemiké přeměně Reake monomolekulární přeměna jedné molekuly, bimolekulární - vzájemná inerake dvou čási, nejčasější, rimolekulární - současná inerake (srážka) ří čási, málo pravděpodobné Ryhlosní rovnie má zela zásadní význam v reakční kineie: Prakiký význam - známe-li ryhlosní rovnii pro danou reaki, můžeme urči (předpovědě) složení reakční směsi v jakémkoliv čase Teoreiký význam - ryhlosní rovnie je vodíkem k odhalení mehanismu reake Klasifikae reakí z hlediska reakční kineiky: reake elemenární (izolované) - reake řádu, - reake řádu, - reake 3 řádu, reake simulánní - reake skládajíí se z víe elemenárníh kroků - bočné - ze sejnýh výhozíh láek vznikají různé produky rozdílnou ryhlosí, př C, - zvrané - probíhají dvě elemenární reake v opačném směru, př, - následné - reake probíhá přes meziproduky, př C, - komplexní - složié reake - jsou kombinaí předhozíh ypů, př C 65

3 RYCHLOSTNÍ ROVNICE Ryhlosní rovnie je difereniální rovnií předsavujíí závislos reakční ryhlosi na konenrai Cheme-li vyjádři závislos konenrae jednolivýh složek reake na čase (zv inegrální ryhlosní rovnie), musíme vyřeši příslušnou difereniální rovnii Reake elemenární Reake monomolekulární ryhlosní rovnie řádu Reaki vysihuje obená rovnie produky a plaí pro ni ryhlosní rovnie v k d d k [ k] s Řešení difereniální rovnie pro počáeční podmínku: :, d, k d Inegrální rovnie ve dvou vareh ln k, -, -,5,, mol dm -3 ln ln, k Ryhlosní konsanu lze urči ze směrnie ln( /mol dm -3 ) -3, -3,5 k 4-3 s - dané lineární závislosi -4, -4,5 k - s - -5,

4 e, k, mol dm -3,8,, mol dm -3,6,4, k - s - k 4-3 s -, / Poločas reake / čas, za kerý se přemění právě polovina z počáečního množsví výhozí láky, zn : ln k ln k Poločas reake prvního řádu je konsanní, Okamžiá konenrae produku Pro reaki a počáeční podmínky :, musí v kerémkoliv čase plai +,, k ( e ), mol dm -3,,8,6,4,,, mol dm -3 k - s -,

5 Reake bimolekulární ryhlosní rovnie řádu Sehiomeriké rovnie a) produky v k b) + produky v k Ryhlosní rovnie - difereniální Řešení difereniálníh rovni ad a) d d k Počáeční podmínka: :,, d k d, + k / (mol dm -3 ) -,, mol dm k - (mol dm -3 ) - s - 4 k 4-3 (mol dm -3 ) - s - /, udeme-li vynáše závislos / vers, dosaneme přímku, z jejíž směrnie lze urči k, k +,, mol dm -3,8,, mol dm -3 k,,6,4 k 4-3 (mol dm -3 ) - s - k - (mol dm -3 ) - s - Poločas reake řádu je nepřímo úměrný počáeční konenrai výhozí láky,, / 68

6 ad ) v k Reakční ryhlos a okamžié konenrae obou složek vyjádříme pomoí jedné proměnné - rozsahu reake x uskuečněného v jednokovém objemu Pro počáeční podmínku dξ d x V d x d d x v d : d,, pak v čase plaí,, x x Ryhlosní rovnii edy můžeme zapsa ve varu d x k d ( x)( ),, x Tao difereniální rovnie má při splnění podmínky,, řešení ve varu,, ln,, k 69

7 Reake rimolekulární ryhlosní rovnie 3 řádu Sehiomeriké rovnie 3 a) 3 produky v k b) + produky v k ) + + C produky v kc Ryhlosní rovnie - difereniální Prinip řešení je shodný jako u reakí řádu U výslednýh vzahů pro reake ypu a) pak nalezneme analogii s reakemi řádu ypu a):, + 6k 5 / (mol dm -3 ) - 4,, mol dm -3 k, 3 k - (mol dm -3 ) - s - /, k 4-3 (mol dm -3 ) - s