POJAVE NA GRANICAMA FAZA ADSORPCIJA

POJAVE NA GRANICAMA FAZA ADSORPCIJA Šta je adsorpcija na granici tečne faze Adsorpcija je povećanje ili smanjenje koncentracije rastvorka u graničnom nom sloju u odnosu na unutrašnjost njost rastvora. pozitivna adsorpcija negativna adsorpcija c gr > c teč c gr < c teč

Kada su privlačne sile izmeñu molekula rastvorka manje od privlačnih sila molekula rastvarača... rastvorak ima manji površinski napon od rastvarača... rastvor ima manji površinski napon od čistog rastvarača... adsorpcija je pozitivna Kada su privlačne sile izmeñu molekula rastvorka veće od privlačnih sila molekula rastvarača... rastvorak ima veći površinski napon od rastvarača... rastvor ima veći površinski napon od čistog rastvarača... koncentracija rastvorka veća a u unutrašnjosti njosti rastvora nego u graničnom nom sloju adsorpcija je negativna

Zavisnost površinskog napona od koncentracije rastvora Kriva. PNM, nema adsorpcije Kriva. slabe PAM slaba adsorpcija Kriva 3. Izrazite PAM, jaka adsorpcija ADSORPCIJA NA GRANICI ČVRSTE FAZE može e biti: FIZIČKA ADSORPCIJA HEMIJSKA ADSORPCIJA HEMISORPCIJA 3

V = bpv max + bp Langmuirova adsorpciona izoterma Γ = x = m c RT dσ dc kp n Gibbs-ova adsorpciona izoterma Freundlichova adsorpciona izoterma HEMIJSKA KINETIKA 4

Hemijska kinetika se bavi: A. Ispitivanjem brzine hemijske reakcije B. Ispitivanjem energetskih promena koje prate hemijsku reakciju C. Ispitivanjem promene entalpije i entropije tokom hemijske reakcije D. Ispitivanjem mehanizma hemijske reakcije Navesti dve oblasti hemijske kinetike. ISPITIVANJE MEHANIZMA HEMIJSKE REAKCIJE. FORMALNA KINETIKA 5

ISPITIVANJE MEHANIZMA HEMIJSKE REAKCIJE PODRAZUMEVA:. ODREðIVANJE TIPA ELEMENTARNIH STUPNJEVA. ODREðIVANJE NAJSPORIJEG ELEMENTARNOG STUPNJA PREMA MEHANIZMU HEMIJSKE REAKCIJE SE DELE NA:. PROSTE. SLOŽENE 6

PROSTE HEMIJSKE REAKCIJE Odigravaju se u jednom stupnju na način koji je prikazan stehiometrijskom jednačinom inom. Svi molekuli reaktanata reaguju istovremeno. Brzina zavisi od ukupnog broja molekula reaktanata od molekularnosti SLOŽENE HEMIJSKE REAKCIJE Odigravaju se kroz niz stupnjeva - preko VIŠE ELEMENTARNIH REAKCIJA. Mehanizam se ne može utvrditi iz stehiometrijske jednačine. Brzina reakcije ne zavisi od ukupnog broja molekula reaktanata od molekularnosti. Brzinu odreñuje najsporija elementarna reakcija. 7

Hemijska reakcije predstavljena na slici je:. Ravnotežna. Paralelna 3. Uzastopna ili konsekutivna Hemijska reakcije predstavljena na slici je:. Ravnotežna. Paralelna k A X k A Y k >>k 3. Uzastopna ili konsekutivna 8

Hemijska reakcije predstavljena na slici je:. Ravnotežna. Paralelna 3. Uzastopna ili konsekutivna A k k X P k >>k FORMALNA KINETIKA PODRAZUMEVA:.. ispitivanje zakonitosti po kojima se odigrava ukupna reakcija ispitivanje uticaja (koncentracije, T, katalizatora) na brzinu hemijske reakcije 9

Za prostu, elementarnu, reakciju: aa + B dc v = a dt dc v = c dt dc = dt cc. Napisati izraze za brzinu reakcije preko promene koncentracije svih učesnika u u reakciji. dc = c dt A B C dc = ac dt A B = dc a dt. Napisati izraz za brzinu reakcije na osnovu zakona o dejstvu masa. v = k c a c A B C ac Složena reakcija se odigrava preko dve uzastopne, proste reakcije: A k X k P Napisati izraze za brzinu reakcije preko promene koncentracije svih učesnika u u reakciji na osnovu zakona o dejstvu masa. A: X: P: dca = kca dt dcx = k ca k c dt dc P = k c X dt X 0

Složena reakcija predstavljena je ukupnom, stehiometrijskom jednačinom: A + B + C P a eksperimentalno je dobijen sledeći izraz za brzinu ove reakcije: v = k c A c C Odrediti: Ukupan red reakcije Red u odnosu na A Red u odnosu na B Red u odnosu na C n= n= n=0 n= Reakcija stvaranja jodovodonika je složena reakcija predstavljena ukupnom, stehiometrijskom, jednačinom: H + I HI Nije definisano! Koja se odigrava se preko tri elamentarna stupnja: I I I + H H + I HI + H HI + I monomolekulska bimolekulska bimolekulska Odrediti molekularnost ove reakcije.

Složena reakcija oksidacije jodovodonične ne kiseline uz H O, + H O + H + I I + H O odvija se preko dva elementarna stupnja: H O IO + I + H + k IO + I k I + H O + H Odrediti odlučuju ujući i stupanj ove reakcije. O spor brz Odlučujući stupanj u mehanizmu u kome reakcije slede jedna drugu (konsekutivne reakcije) je NAJSPORIJI STUPANJ k < k k H O + I IO + HO Reakcija razlaganja acetaldehida, na visokoj temperaturi, odigrava se na sledeći i način: CH 3CHO k CH4 + CO k CH6 + H + CO k >> k Odrediti odlučuju ujući i stupanj ove reakcije. IZUZETAK! Odlučujući stupanj u mehanizmu u kome reakcije teku paralelno je BRŽI STUPANJ k CH 3CHO CH4 + CO

Za reakciju A + B P utvrñeno je da sledi zakon brzine drugog reda: v = kc B Početna koncentracija reaktanta B iznosi moldm - 3, a posle minuta smanjila se na 0,6 moldm - 3. Odrediti: a) Konstantu brzine reakcije. b) Za koje vreme će e izreagovati polovina reaktanta B prisutnog u početku. Ukupna reakcija je. reda i njena brzina zavisi samo od koncentracije Reaktanta B. a) k k = t = c B min c 0 = ( 0,6) 0,6 min moldm 3 ( moldm ) 0,6moldm 3 = 3 0,333min moldm mol 3 = dm 3 b) k c 3 mol dm moldm t / = = = 3 0 0,333min 3min Arrhenijus-ova jednačina zasniva se na: A. Uticaju koncentracije reaktanata na brzinu hemijske reakcije. B. Uticaju koncentracije produkata na brzinu hemijske reakcije. C. Uticaju koncentracije katalizatora na brzinu hemijske reakcije D. Teoriji sudara 3

Sudar će biti efikasan kada: A. su čestice reaktanata na dovoljno malom rastojanju B. čestice reaktanata imaju minimalnu kinetičku energiju. C. čestice reaktanata imaju minimalnu potencijalnu energiju D. kada su čestice reaktanata u odgovarajućoj orijentaciji i sa dovoljnom kinetičkom energijom Energija aktivacije je: A. A.energija koju u molekuli moraju imati da bi mogli hemijski da reaguju B. energija koju u molekuli moraju imati da bi mogli da se sudare C. razlika energija reaktanata i produkata reakcije 4

Koja su tvrñenja tačna? Apsorpcijom toplote molekuli dostižu u max. E pot pot. DA Do reakcije dolazi kada se sudare aktivni molekuli. DA Sa povišenjem temperature sistema raste broj aktivnih molekula. Pri sudaru aktivnih molekula dolazi do preureñenja atoma,, stvaraju se novi molekuli u kojima atomi postižu u neki drugi min E pot DA DA A + B C Konstanta brzine reakcije na temperaturi od 330K iznosi 0-4 moldm -3 s -, a na temperaturi od 45K iznosi 0 - moldm -3 s -. Kolika je energija aktivacije ove reakcije? k lnk Ea RT = A e Ea = ln A RT lnk lnk k ln k Ea = R k Ea = ln A RT T T Ea RT = A e ln k Ea = ln A RT Ea ln A + RT 5

A + B C Konstanta brzina reakcije na temperaturi od 330K iznosi 0-4 moldm -3 s -, a na temperaturi od 45K iznosi 0 - moldm -3 s -. Kolika je energija aktivacije ove reakcije? E E k ln k a a Ea = R T T 0,0 8,34Jmol K ln 0,000 = = 688K 603K 5 = 503878,8Jmol = 5,04 0 Jmol E a k R ln k = T T 66.8 0.0033K = 5,04 0 Jmol kjmol K ln k Zavisnost eksperimentalno odreñene konstante brzine neke reakcije od temperature data je na slici. Odrediti energiju aktivacije reakcije. (Univerzalna gasna konstanta iznosi, R = 8,34 J K mol ) -0 - -4-6 -8-0 - -4 X E lnk = ln A R 0.0040 0.004 0.0044 0.0046 α X /T (K - ) a T E E E a a a 7 0,0004K = 8,34JK Ea tgα = R 6 ( 3) tgα = (0,004 0,0045)K = = 45495Jmol = 45,5kJmol mol = Ea = 7500K = R 7500K 6

Kataliza može biti: Šta je kataliza? Homogena Heterogena Kataliza je promena brzine hemijske rekcije u prisustvu katalizatora. Navesti tri osnovne funkcije katalizatora: - stupa u intermedijarnu reakciju sa reaktantima, - menja brzinu hemijske reakcije - na kraju reakcije ostaje hemijski nepromenjen 7

Katalizatori OSTAJU HEMIJSKI NEPROMENJENI posle izvršene reakcije, ali se FIZIČKI MOGU PROMENITI ZAŠTO KATALIZATOR NE UTIČE E NA TERMODINAMIČKE USLOVE POD KOJIMA SE ODIGRAVAJU HEMIJSKE REAKCIJE ( G)?( R + K P + K = 0 G katalizato r G P G R = G = const. ZAŠTO KATALIZATOR NE UTIČE E NA POLOŽAJ RAVNOTEŽE E KOD POVRATNIH REAKCIJA? A + B k C + D k K = k k G = RT ln K G = 0 G = const. K = const. katalizator Šta je selektivnost katalizatora? 4 NH 3 + 5O 4NO + 6H Pt O MnO 4NH 3 + 4O N O + 6H O 8

Navesti dva MEHANIZMA KATALITIČKOG KOG DEJSTVA. POVEĆANJE BROJA MOLEKULA KOJI IMAJU POTREBNU ENERGIJU E a. VOðENJE REAKCIJE NOVIM PUTEM KOJI TEČE E PREKO MANJIH ENERGETSKIH BARIJERA Objasniti dijagram: Veliki broj intermedijernih stupnjeva sa malim energijama aktivacije krajnji rezultat brzina znatno veća a od one kojom bi se odigrala direktna reakcija bez katalizatora. 9

KOLOIDNI DISPERZNI SISTEMI Koje od navedenih kinetičkih pojava nastaju usled toplotnog kretanja molekula Brown-ovo kretanje Difuzija Sedimentacija Osmotski pritisak Koagulacija - taloženje Elektrokinetičke pojave Viskozni otpor Reološke osobine 0

Koloidne čestice podležu taloženju pod dejstvom gravitacije DA NE Difuzija koloidnih čestica je spor proces za koji važi Fick-ov zakon DA NE Izraz I r 4 = kλ predstavlja Intenzitet apsorbovane svetlosti Intenzitet rasute svetlosti Intenzitet propuštene svetlosti

Tyndallov efekat objašnjava pojavu rasipanja svetlosti Propuštena svetlost je Rasuta svetlost je crvena i nepolarizovana plava i polarizovana Naelekrtisane koloidne čestice su: Liofobne čestice Liofilne čestice Disperzoidi Micelarni koloidi Makromolekulske supstance Makromolekulski agregati

ph vrednost pri kojoj je ukupan broj pozitivnih i negativnih naelektrisanja jednak, tj. ukupno naelektrisanje =0 naziva se... Izoelektrična tačka - ph IET Tada se koloidna čestica ne kreće u električnom polju DA NE AgNO + KBr AgBr + KNO 3( teč ) ( teč ) ( čvr ) 3( teč ) U višku KBr adsorbuju se joni zbog... nezasićenih enih sila privlačenja na površini, tj. zbog viška površinske energije. (( AgBr : ) ) m Br : Br Adsorbovani Br -- privlače + e... K iz rastvora + K Koloidna čestica je negativno naelektrisana 3

Primarni Šternov adsorpcioni sloj sloj Difuzioni sloj OBJASNITI SLIKU ζ se naziva elektrokinetički ki ili zeta potencijal.. i on je... potencijal pri kome se koloidna čestica odvaja od ostatka jonske atmosfere i kreće e ka elektrodi ζ je merilo STABILNOSTI KOLOIDNE ČESTICE 4

Proces u kome koloidne ćestice gube stabilnost, grupišu se i talože je... KOAGULACIJA KOLOIDA Proces koagulacije zove se i... FLOKULACIJA Koagulacija liofobnih koloida vrši se Dodatkom elektrolita Prag koagulacije je minimalna koncentracija elektrolita c k koja dovodi do koagulacije Moć koagulacije je... /ck 5

Radioaktivnost Atomi koji imaju isto mesto u periodnom sistemu, a različite mase su: A) nuklidi B) radionuklidi C) izotopi D) joni 6

Atomski (redni) broj je broj u jezgru A) neutrona B) protona C) elektrona D) jona Najveći domet imaju A) alfa B) beta C) gama zraci 7

Najveću prodornost imaju: A) alfa B) beta C) gama zraci Elektronskim zahvatom jezgro uvlači valentne elektrone A) da B) ne 8

Šta nije radioaktivni raspad? A) alfa B) beta C) spontana fuzija D) unutrašnja konverzija Pri beta minus raspadu, jezgro potomak je A) pomereno jedno mesto udesno B) pomereno jedno mesto ulevo C) nije pomereno u periodnom sistemu 0 n p+ 0 e +ν 9

Pri kom raspadu se menja maseni broj jezgra potomka? A) alfa B) beta C) gama D) X PROTON NEUTRON m=,0078 a.j.m. m=,0087 a.j.m. Koje zračenje ima najveću energiju? A) X zraci B) gama zraci C) UV zraci D) IR zraci 30

Elektronski zahvat predstavlja A) alfa zračenje B) beta zračenje C) gama zračenje D) X zračenje Ko je prvi otkrio radioaktivnost? A) Bekerel B) Marija i Pjer Kiri C) Raderford D) Plank 3

Elektron volt (ev) je jedinica za: A) radioaktivnost B) energiju C) snagu D) provodljivost Ako radioaktivni izvor emituje zračenje od 0 mci, da li treba da se plašimo? A) da, jer je to veliko zračenje B) ne, jer je zračenje zanemarljivo Ci = 3,7x0 0 Bq mci= 0,00 Ci = 3,7x0 7 Bq 3

Vreme poluraspada je različito za različite elemente A) da B) ne Šta ne karakteriše jedan radionuklid? A) vreme poluraspada B) konstanta raspada C) gustina D) srednji život 33

Prirodne radioaktivne serije se završavaju: A) gvožñem B) manganom C) olovom D) bakrom Najveći efekat jonizacije pokazuju A) alfa B) beta C) gama zraci 34

Odrediti proizvod nuklearne reakcije Li + He + n 7 4 X 3 Y? X=0 Y=5 7 4 0 3 Li+ He 5B+ 0 n Koji se od sledećih izotopa koristi za radioaktivno obeležavanje? a) 4 C b) 5 C c) 6 C d) 7 C 35

Transurani se nalaze u prirodi A) da B) ne Radijum je transuranski element A) da B) ne 36

Koji od sledećih elemenata nije radioaktivan? a) uran b) vodonik H c) polonijum d) radijum PROBNI TEST II DEO 37

. Hemijska kinetika se bavi ispitivanjem: a) reakcija isključivo u homogenim sistemima b) reakcija isključivo u heterogenim sistemima c) mehanizma hemijske reakcije i zakonitostima po kojima se odigrava d) energetskih promena koje prate hemijsku reakciju. Navesti dve oblasti ispitivanja hemijske kinetike... Ispitivanje MEHANIZMA hemijske reakcije: - odreñivanje elementarnih stupnjeva reakcije(tip reakcije: povratna, paralelna, uzastopna) - najsporiji elementarni stupanj odreñuje brzinu reakcije. FORMALNA KINETIKA - ispitivanje zakonitosti po kojima se odigrava ukupna reakcija - ispitivanje uticaja (koncentracije, T, katalizatora) na brzinu hemijske reakcije 38

3. Hemijska reakcija predstavljena na slici: odvija se po mehanizmu: a) ravnotežne reakcije b) paralelnih reakcija c) uzastopnih reakcija d) katalitičkih reakcija e) lančanih reakcija Napisati stehiometrijski izraz i uporediti konstante brzine elementarnih stupnjeva k B k C k > k A k 4. Izvesti izraz i jedinice za konstantu brzine reakcije prvog reda k dc dt A = k c A ( lnc lnc ) A c = ln t c c 0 A 0 c c c = ln c A 0 A 0 dc c A A = k t,303 c = log t c moldm 0 A = k t t = 0 3 0 = ln t ca s 3 moldm s s dt ( = ) log ( = ) ( = ) 39

5. Izvesti izraz za vreme polureakcije reakcije nultog reda dc A = dt k 0 c c A 0 dc A = k t 0 t = 0 dt ( c ) k t c A 0 = 0 k 0 0 c = 0 / c t A c c 0 0 k = = t c t t = t / 0 / c c 0 A = t = / c0 k 0 6. Konstanta brzine neke reakcije iznosi 0,0055 mol - dm 6 s -. c c Ta reakcija je: k = 0 0 t c k = ln t c a) nultog reda b) prvog reda c) drugog reda d) trećeg reda - 6 - mol dm s = = 6 mol dm s k k 3 = t c t ca c0 = s 3 ( mol dm ) c t A A 0 A c 0 40

7. Navesti dva mehanizma katalitičkog dejstva... POVEĆANJE BROJA MOLEKULA KOJI IMAJU POTREBNU ENERGIJU E a VOðENJE REAKCIJE NOVIM PUTEM KOJI TEČE E PREKO MANJIH ENERGETSKIH BARIJERA 8. Ako se u sistemu: SO (g) + O (g) SO (g) 3 pritisak poveća četiri puta, brzina reakcije se: a) ne menja b) poveća 64 puta c) poveća 3 puta d) poveća 6 puta v = k v = k c c c p v = k p 3 3 ( 4p) = 64 kp = 64 v 3 4

9. Sudar dve aktivne čestice biće efikasan ako su: a) čestice reaktanata na dovoljno malom rastojanju, b) čestice reaktanata sa minimalnom potencijalnom energijom i dovoljnom kinetičkom energijom, c) čestice reaktanata sa minimalnom kinetičkom energijom i minimalnom potencijalnom energijom, d) čestice reaktanata u odgovarajućoj orijentaciji i sa dovoljnom kinetičkom energijom. 0. Zavisnost eksperimentalno odreñene konstante brzine neke reakcije od temperature predstavljena je na slici: lnk -6-7 -8-9 X -0 0.005 0.006 0.007 0.008 E lnk = ln A R Ea tgα = R a T α /T (K - ) X E E E a a a Energija aktivacije je:,8 0,000K a) 60 kjmol - b) 6 kjmol - c) 6 Jmol - d) 6000 kjmol - 6,6 ( 9,4) tgα = (0,006 0,008)K = = 8,34JK = 6396Jmol = 6kJmol mol = Ea = 4000K = R 4000K 6000Jmol 4

. Navesti tri osobine katalizatora.. 3. stupa u intermedijarnu reakciju sa reaktantima, menja brzinu hemijske reakcije na kraju reakcije ostaje hemijski nepromenjen. Kada se molekuli rastvorka spontano ugrañuju u granični sloj rastvarača i maksimalno smanjuju energiju površine, tj. površinski napon rastvora, dolazi do:. pozitivne adsorpcije. negativne adsorpcije 3. nema promene u adsorpciji 43

3. Napisati izraz za Gibbs-ovu adsorpcionu izotermu i objasniti značenje simbola u izrazu. Koju zavisnost predstavlja ova izoterma i grafički je predstaviti. Γ = c RT dσ dc G adsorpcija = broj molova rastvorene supstance po jedinici površine rastvora, dσ/dc koncentracioni koeficijent površinskog napona Zavisnost površinskog napona ili adsorpcije od koncentracije rastvorene supstance 4. Fizičkohemijski procesi na kojima se zasniva hromatografsko razdvajanje komponenata smeše su:. adsorpcija. rastvorljivost 3 jonska izmena 44

5. Kontinuirano propuštanje razblaženog rastvora smeše komponenata A i B u mobilnoj fazi kroz stacionarnu fazu predstavlja: metodu istiskivanja frontalnu analizu metodu eluiranja 6. Mali deo kolone u kome se uspostavlja ravnoteža komponente izmeñu stacionarne i mobilne faze naziva se: predkolona visina ekvivalentna teorijskom platou širina ekvivalentna teorijskom platou teorijski plato 45

7. Nacrtati hromatogram koji se dobija razdvajanjem komponenata smeše A, B,C ako je R fa > R fc > R fb. B C A start Front rastvarača 8. Objasniti kakva će koloidna čestica nastati u reakciji AgNO + KBr(teč ) 3 (teč) ako se reakcija dešava u višku AgNO 3. (Napisati šta su produkti reakcije i strukturu nastale koloidne čestice.)... AgNO + 3 + KBr (teč) (teč) AgBr(čvr) KNO3(teč) U višku AgNO 3 adsorbuje se Ag + zbog nezasićenih sila privlačenja na površini, tj. zbog viška površinske energije. Adsorbovani Ag + privlače NO 3- iz rastvora: : (( ) ) Ag + NO 3 AgBr m : Koloidna čestica je + naelektrisana. 46

9. Na slici je grafički predstavljena zavisnost naelektrisanja koloidne čestice u zavisnosti od rastojanja od njene površine. Napisati i obeležiti na slici koji slojevi čine jonsku atmosferu ove koloidne čestice i koji joni ulaze u sastav ovih slojeva I - adsorpcioni sloj II - difuzioni sloj I + II = električni dvostruki sloj I = - joni i protivjoni Joni u adsorpcionom sloju su čvrsto vezani i krecu se sa česticom. II = similarni i protivjoni Joni u difuzionom sloju su pokretljivi (ulaze i izlaze iz njega) 0.Optička pojava karakteristična za koloidne sisteme, a ne javlja se kod pravih rastvora, je: refrakcija optička aktivnost apsorpcija rasipanje svetlosti i naziva se: Rayleigh-jev efekat Tyndallov efekat Faraday-ev efekat 47

. Koja čestica prati beta pozitronski raspad? A) neutron B) neutrino C) proton D) pion.pri radioaktivnom raspadu, broj raspadnutih atoma se smanjuje sa vremenom A) eksponencijalno B) logaritamski C) linearno 48

3.Vreme poluraspada radioaktivnog elementa je 30 minuta. Koliko će neraspadnutih atoma preostati nakon 90 minuta? A) ½ B) ¼ C) /8 D) /3 4.Koja je od navedenih reakcija moguća? 49

5.Transurani su: A) urani u trans položaju B) elementi koji imaju isti redni broj kao i uran C) elementi koji imaju veći redni broj od urana D) elementi koji imaju manji redni broj od urana 50