Chemická kinetika. Reakce 1. řádu rychlost přímo úměrná koncentraci složky

Podobné dokumenty
Skupenské stavy látek

6. Stavy hmoty - Plyny

Mol. fyz. a termodynamika

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

9. Struktura a vlastnosti plynů

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. I. Základní pojmy FCH a kinetická teorie plynů

Zákony ideálního plynu

Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické

Termodynamika 2. UJOP Hostivař 2014

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

PLYNNÉ LÁTKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

TERMODYNAMIKA Ideální plyn TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Ideální plyn. Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, Tepelné motory

Molekulová fyzika a termodynamika

PROCESY V TECHNICE BUDOV 8

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn

Látkové množství n poznámky 6.A GVN

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast

Některé základní pojmy

IDEÁLNÍ PLYN 11. IDEÁLNÍ A REÁLNÝ PLYN, STAVOVÁ ROVNICE

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Skupenské stavy látek. Mezimolekulární síly

Stanislav Labík. Ústav fyzikální chemie V CHT Praha budova A, 3. patro u zadního vchodu, místnost

Osnova pro předmět Fyzikální chemie II magisterský kurz

Přehled otázek z fyziky pro 2.ročník

3.3 Částicová stavba látky

Kinetická teorie ideálního plynu

Fyzikální chemie. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie denní. Platnost: od do

13 otázek za 1 bod = 13 bodů Jméno a příjmení:

Fyzika - Sexta, 2. ročník

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj

Stavové chování kapalin a plynů II. 12. března 2010

Teplota a její měření

Fázové heterogenní rovnováhy Fáze = homogenní část soustavy, oddělná fyzickým rozhraním, na rozhraní se vlastnosti mění skokem

UČIVO. Termodynamická teplota. První termodynamický zákon Přenos vnitřní energie

TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy

VÝHODY A NEVÝHODY PNEUMATICKÝCH MECHANISMŮ

Základy molekulové fyziky a termodynamiky

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Energie v chemických reakcích

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

Stavové chování plynů a kapalin

ÚVODNÍ POJMY, VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Příklady k zápočtu molekulová fyzika a termodynamika

Do známky zkoušky rovnocenným podílem započítávají získané body ze zápočtového testu.

Rovnováha Tepelná - T všude stejná

Ing. Stanislav Jakoubek

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Nultá věta termodynamická

Vnitřní energie tělesa

Třídění látek. Chemie 1.KŠPA

Popis stavového chování plynů

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Stanovení křivky rozpustnosti fenol-voda. 3. laboratorní cvičení

LOGO. Molekulová fyzika

Reakční kinetika. Nauka zabývající se rychlostí chemických reakcí a ovlivněním rychlosti těchto reakcí

metoda je základem fenomenologické vědy termodynamiky, statistická metoda je základem kinetické teorie plynů, na níž si princip této metody ukážeme.

Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM

5.7 Vlhkost vzduchu Absolutní vlhkost Poměrná vlhkost Rosný bod Složení vzduchu Měření vlhkosti vzduchu

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

TEPELNÉ JEVY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Tercie

Fyzika je přírodní věda, která zkoumá a popisuje zákonitosti přírodních jevů.

1. Látkové soustavy, složení soustav

ČÍSLO PROJEKTU: OPVK 1.4

Mechanika tekutin je nauka o rovnováze a makroskopickém pohybu tekutin a o jejich působení na tělesa do ní ponořená či jí obtékaná.

Termodynamické zákony

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast. Termika Číslo a název materiálu VY_32_INOVACE_0301_0220 Anotace

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

Maturitní témata fyzika

SKUPENSKÉ PŘEMĚNY POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Termodynamika (td.) se obecně zabývá vzájemnými vztahy a přeměnami různých druhů

Termodynamika par. Rovnovážný diagram látky 1 pevná fáze, 2 kapalná fáze, 3 plynná fáze

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

ZMĚNY SKUPENSTVÍ LÁTEK

Základy chemických technologií

A až E, s těmito váhami 6, 30, 15, 60, 15, což znamená, že distribuce D dominuje.

Přírodní vědy - Chemie vymezení zájmu

1. Fázové rozhraní 1-1

CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ UČIVA + ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 03 VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO.

Stavové chování kapalin a plynů. 4. března 2010

FYZIKA 6. ročník 1_Látka a těleso _Vlastnosti látek _Vzájemné působení těles _Gravitační síla... 4 Gravitační pole...

Hmotnost atomu, molární množství. Atomová hmotnost

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

C5250 Chemie životního prostředí II definice pojmů

Molekulová fyzika a termika:

9. Chemické reakce Kinetika

Transkript:

Chemická kinetika

Chemická kinetika Reakce 0. řádu reakční rychlost nezávisí na čase a probíhá konstantní rychlostí v = k (rychlost se rovná rychlostní konstantě) velmi pomalé reakce (prakticky se nemění koncentrace reaktantů)

Chemická kinetika Reakce 1. řádu rychlost přímo úměrná koncentraci složky

Chemická kinetika Poločas rozpadu čas, za ktery se přeměni práve polovina z počátečního množstvi výchozi látky

Chemická kinetika Využití poločasu rozpadu: Radiokarbonová metoda datování NC 1960 (W. F. Libby) Datování archeologických nálezů (organických) Stanovení obsahu 14 C (poločas rozpadu 5730 let) Doba rozpadu Rozpadnuvší uhlík 5730 let 50 % 11460 let 75 % 17190 let 87.5 % 22920 let 93.75 % 28650 let 96.875 % 34380 let 98.4375 % 40110 let 99.21875

Chemická kinetika Reakce 2. řádu rychlost přímo úměrná kvadrátu koncentraci složky

Chemická kinetika Reakce 2. řádu Poločas

Skupenské stavy

Skupenské stavy látek Všechny látky jsou tvořeny atomy, molekulami, nebo ionty, které jsou v neustálém pohybu a které na sebe působí soudržnými silami, závislými na vnějších podmínkách. čtyři skupenské stavy: 1. tuhé 2. kapalné 3. plynné 4. plazma

Skupenské stavy látek Liší se od sebe stupněm uspořádanosti stavebních částic a velikostí sil působících mez částicemi Velikost soudržných sil neuspořádaný stav Stupeň uspořádanosti uspořádaný stav nízká plyny - střední kapaliny tekuté krystaly vysoká skla, amorfní látky krystalické látky

Plynné skupenství velké vzdálenosti mezi částicemi částice se pohybují rychle a chaoticky prakticky se neuplatnují síly mezi částicemi nereagující plyny tvoří homogenní směs (ideální roztok) snadno stlačitelné plyn vyplní beze zbytku prostor, který má k dispozici

Kapalné skupenství částice jsou poměrně blízko sebe přitažlivé síly mají značnou velikost přitažlivé síly nebrání pohybu částic malá stlačitelnost kapalin malá tepelná roztažnost kapalin kapalina zachovává svůj objem (nedrží tvar) povrchové napětí a viskozita

Pevné skupenství částice blízko sebe velké přitažlivé síly mezi částicemi částice mohou vykonávat jen vibrační pohyb tuhé látky drží tvar a objem nejsou stlačitelné krystalická nebo amorfní struktura

Pevné skupenství Nejdéle běžící experiment (T. Parnell) od roku 1927 jedna kapka = několik let duben 2014 = devátá kapka viskozita asfaltu je 2.3x1011 větší než vody ignc 2005

Skupenské přeměny ΔH [kj.mol -1 ] - teplo potřebné k přeměně skupenství skupenské teplo (tání, vypařování, sublimace)

Fázový diagram Znázornění rovnovážných stavů mezi jednotlivými skupenskými stavy dané látky K kritický bod (374 C, 22,13M Pa) T trojný bod (0 C, 610 Pa)

Plynné skupenství nezachovává ani tvar ani objem (vyplňuje poskytnutý prostor, gravitace) nemá hladinu (bez povrchové energie) relativně velké vzdálenosti mezi částicemi malý vliv kohezních sil relativně snadná stlačitelnost nízká viskozita malá hustota volná translace, rotace a vibrace (rotační a vibrační spektra)

Plynné skupenství Jednoduše vyjadřitelné vztahy mezi tlakem, objemem a teplotou Ideální plyn nezkapalnitelný, nulový objem při nulové teplotě nulový objem částic (zanedbatelný oproti celkovému objemu plynu) zanedbání mezimolekulových sil ideální srážky bez vzájmných interakcí částic dokonale pružné nárazy na stěnu nádoby částice mají pouzekinetickou energii

Ideální plyn Boyleův-Mariottův zákon izotermický děj Gay-Lussacův zákon izobarický děj Charlesův zákon izochorický děj Avogadrův zákon objem plynu vs. látkové množství

Ideální plyn Boyleův-Mariottův zákon izotermy T 1 > T 2 > T 3 p.v = konst. p 1.V 1 = p 2.V 2 izotermický děj T 3 T 1 Gay-Lussacův zákon V T = konst. V 1 = T 1 V T 2 2 izobarický děj p 2 p 1 p 1 < p 2 izobary

Ideální plyn Charlesův zákon zákon p = konst. T p 1 p = 2 T T 1 2 izochorický děj V 1 V 1 < V 2 izochory V 2

Ideální plyn Pro látkové množství jiné než 1 mol nabývá stavová rovnice pv = nrt nebo pv = m M RT Avogadrův zákon Stejné objemy plynů, které mají stejnou teplotu a tlak, obsahují stejný počet molekul. V = konst.n Všechny výše uvedené zákony jsou zcela pravdivé pouze v případě, že p=0. Jsou však zárověň dostatečně věrohodné i za normálního tlaku.

Ideální plyn Výše uvedené zákony lze spojit: pv T = konst. p1v1 p2v = T1 T2 Vztažením rovnice na 1 mol (objem V m ) stavová rovnice ideálního plynu 2 p V R = T pv m R T = pv = RT m R molární plynová konstanta -3 3-1 0 m 3 1 1 = 8,31Pa.m.K.mol 0 101325 Pa. 22,4.10 273,15K m.mol Standardní teplota (273, 15 K) a tlak (101,325 kpa)

Ideální plyn Stavová rovnice platí i pro směsi vzájemně nereagujících plynů (A, B, C ) P.V S = (n A + n B + n C + )R.T V s je objem plynné směsi a P je celkový tlak soustavy P = (n A + n B + n C +...)RT V S = n A RT V S + n B RT V S + n C RT V S +... Z rovnice plyne Daltonův zákon celkový tlak plynné směsi je dán součtem parciálních tlaků všech jejich složek. P = p A + p B +...+ p n = Σ p x

p B = x B. P p B = ϕ B. P Ideální plyn Parciální tlak složky plynné směsi je tlak, který by tato složka měla, kdyby sama vyplňovala celý objem směsi. p = A n Porovnáme-li parciální tlak některé ze složek s tlakem celkovým: p B P = (n A S Zjistíme, že je přímo úměrný molárnímu (objemovému) zlomku plynné složky ve směsi A.R.T V n RT B VS = + n + n +...)RT B C V S n A + n B n B + n C = +... X B

Ideální plyn Kinetická teorie plynu nejjednodušší příklad vztahu mezi makroskopickými (bulk) a mikroskopisckými vlastnostmi model ideálního plynu molekuly jsou hmotné body zanedbatelné veliskosti, které jsou v neustálém chaotickém pohybu a nepůsobí na sebe jinými silami než při srážkách se sousedními molekulami rozdílné rychlosti mají za následek jejich různé kinetické energie

Ideální plyn Kinetická teorie plynu: Teplota plynu kinetická energie molekul plynu distribuce rychlostí (Maxwellovo rozdělení) střední aritmetická rychlost molekul (aritmetický průměr) nejpravděpodobnější rychlost - v p (nejpočetněji zastoupená) střední kvadratická rychlost molekul - v rms (vypočtená ze střední hodnoty kinetické energie)

Ideální plyn Kinetická teorie plynu: Tlak plynu kinetická energie molekul plynu nárazy na stěny tepelný pohyb částic tlak úměrný hustotě molekul fluktuace tlaku fluktuace čestnosti nárazů, distribuce rychlostí molekul v je střední kvadratická rychlost, m je hmotnost, N je pocet molekul

Ideální plyn Ekvipartiční princip Ve vzorku plynu o teplotě T mají všechny kvadratické příspěvky k celkové energii molekuly stejnou střední hodnotu (1/2)kT kvadratický příspěvek zavisí na druhé mocnině polohy nebo rychlosti jednoatomový plyn

Počasí lokální změny tlaku, teploty a složení troposféry udávají počasí horizontální rozdíly tlaku způsobují proudění vzduchu (vítr) pohyb vzduchu nahromadění jeho molekul (oblasti s vyšším tlakem - tlakové výše, anticyklony) a nebo snižení množství jeho molekul (oblasti s nižším tlakem, cyklony) konstantní tlak izobary, hřeben vysokého tlaku a brázda nízkého tlaku

Reálné plyny Skutečné plyny se zákony ideálního modelu řídí jen přibližně. Nelze zanedbat rozměry molekul, ani silové působení mezi nimi. odpudivé síly (krátkého dosahu) mezi molekulami vyvolávají expanzi vysoké tlaky a malý objem přitažlivé síly (relativně dlouhý dosah) vyvolávají kompresi molekuly blízko sebe za nízkých tlaků velký objem, molekuly dostatečně vzdáleny (plyn se prakticky chová ideálně) při středních tlacích přitažlivé síly převládají a napomáhají přibližování molekul (plyn více stalčitelný) za vysokých tlaků odpudivé síly převládají (menší stlačitelnost)

Reálný plyn Kompresibilní faktor Z poměr skutečného (změřeného) molárního objemu plynu a molárního objemu ideálního plynu pv m =ZRT kde V m =V/n Viriálová stavová rovnice druhý, třetí viriálový koeficient koeficienty zavisí na teplotě z měření stavového chování

Reálný plyn Kompresibilní faktor Boyleova teplota teplota, při které za nizkých tlaků nebo velkých molárních objemů platí Z 1

Reálný plyn Míra odchylek od ideálního chování je shrnuta v kompresibilním faktoru Viriálová rovnice je empirické rozšíření rovnice ideálního plynu pomocí izoterm reálných plynů lze charakterizovat pojmy tlak par a kritické chování plyn může být zkapalněn zvyšováním tlaku pouze tehdy, je-li jeho teplota rovna kritické nebo menší

Kondenzace podobnost s chováním idel. plynu mizí pokud ke zkapalnění dojde za T c nedojde k vytvoření fázového rozhraní veličiny odpovídající kritickému bodu kritické veličiny (V c, p c, T c ) zcela zkapalněný plyn tlak par (tlak nasycených par) zmenšení objemu nevede ke zvýšení tlaku zřetelné rozhraní mezi dvěma fázemi plyn kondenzuje

Kondenzace

Reálný plyn Van der Waalsova stavová rovnice 2 n a V p + 2.(V nb) = nrt a, b... korekční veličiny pro daný plyn konstantní pro různé plyny různé korekce na vlastní objem molekul odpudivé síly korekce na mezimolekulární síly (tzv. kohezní tlak) - přitažlivé síly Popisuje chování reálných plynů včetně jejich chování v kritické oblasti. Vlastnosti reaálných plynů lze obecně vystihnout tak, že se jejich stav. rovnice vyjádří pomocí redukovaných veličin.

Teorém korespondujících stavů Mají-li dvě látky, ať už v plynném nebo kapalném stavu, stejnou redukovanou teplotu a redukovaný tlak, mají i stejný redukovaný objem. Mají-li látky stejnou redukovanou teplotu a redukovaný tlak (nebo redukovanou teplotu a redukovaný objem), mají i stejný kompresibilní faktor. Dobře funguje jen pro příbuzné látky