XHMIKH KINHTIKH & ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Γλυκόζη + 6 Ο 2 6CO 2 + 6H 2 O ΔG o =-3310 kj/mol

XHMIKH KINHTIKH

XHMIKH KINHTIKH & ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Θερμοδυναμική: Εξετάζει και καθορίζει το κατά πόσο μια αντίδραση ευνοείται ενεργειακά (ΔG<0). Αντίδραση μη-ευνούμενη θερμοδυναμικά δεν θα λάβει ποτέ χώρα. Η θερμοδυναμική δεν ασχολείται με το πότε θα λάβει χώρα μια αντίδραση. Γλυκόζη + 6 Ο 2 6CO 2 + 6H 2 O ΔG o =-3310 kj/mol

XHMIKH KINHTIKH & ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Γλυκόζη + 6 Ο o 2 6 CO 2 + 6 H 2 O ΔG = -3310 kj/mol Θερμοδυναμική: Χημική Κινητική:? Θα λάβει χώρα η αντίδραση? Πότε θα λάβει χώρα η επιτρεπτή θερμοδυναμικά αντίδραση

XHMIKH KINHTIKH : ΠΕΔΙΟ ΜΕΛΕΤΗΣ Η Χημική Κινητική μελετά: την ταχύτητα των χημικών αντιδράσεων τους παράγοντες που επιδρούν στην ταχύτητα ό ί λ βά ώ έ το μηχανισμό με τον οποίο λαμβάνουν χώρα οι χημικές αντιδράσεις

Μηχανισμός Αντίδρασης Μηχανισμός αντίδρασης: Ο τρόπος με τον οποίο τα αντιδρώντα συνδυάζονται ώστε να προκύψουν τα προϊόντα της αντίδρασης. Συνίσταται από όλες τις στοιχειώδεις αντιδράσεις που απαρτίζουν μια αντίδραση. Περιγράφει τα ενδιάμεσα στάδια που οδηγούν στο τελικό αποτέλεσμα. Στοιχειώδης αντίδραση: η ενδιάμεση Α Π (Αποτέλεσμα) Α Β + Γ (Στοιχειώδης) Β + Γ Π (Στοιχειώδης)

Στοιχειώδης αντίδραση & Διαμοριακότητα Μια στοιχειώδης αντίδραση δείχνει ποιά μόρια αντιδρούν στο συγκεκριμένο στάδιο. 2 I-Cl (g) + H 2(g) I 2(g) + 2 H-Cl (g) I-Cl (g) + H 2(g) HI (g) + H-Cl (g I-Cl (g) + HI (g) I 2(g) + H-Cl (g Διαμοριακότητα στοιχειώδους αντίδρασης: Διαμοριακότητα στοιχειώδους αντίδρασης: το # των μορίων που μετέχουν στην αντίδραση

Ταχύτητα Αντίδρασης Ταχύτητα αντίδρασης: Αναφέρεται στο πόσο γρήγορα (χρονικά) θα παραχθούν προϊόντα. Εξαρτάται από το χρόνο ολοκλήρωσης της βραδύτερης στοιχειώδους. Για να γίνει μια αντίδραση: Σύγκρουση σωματιδίων (μορίων) Αποτελεσματική σύγκρουση (κατάλληλος προσανατολισμός) Ενέργεια (κινητική) η μγ μεγαλύτερη ελάχιστης τιμής (Ε αct, )

ΔΙΕΞΑΓΩΓΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ - αποτελεσματικότητα συγκρούσεων ΝΟ (g) + ΝΟ3 (g) 2 ΝΟ2 (g)

ΔΙΕΞΑΓΩΓΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ - ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ Ενέργεια ενεργοποίησης E act (activation energy): Η ελάχιστη ενέργεια που πρέπει να δοθεί στα αντιδρώντα για να μετατραπούν σε προϊόντα. Πάντοτε Eact > ή = 0. 20-400 kj. Μεταβατική κατάσταση

ΔΙΕΞΑΓΩΓΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ - ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ

ΔΙΕΞΑΓΩΓΗ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ - ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ Μια ένδόθερμη αντίδραση έχει πάντα μεγαλύτερη Εact από την αντίστροφή της εξώθερμη και το αντίθετο

Ταχύτητα αντίδρασης

Ταχύτητα αντίδρασης Ταχύτητα μιας διαδικασίας: μεταβολή ποσότητας μονάδα χρόνου Ταχύτητα αντίδρασης R: μεταβολή συγκέντρωσης μονάδα χρόνου A + B C Δ[C] R = + = - Δt Δ[A] Δt = - Δ[B] Δt

Προσδιορισμός Ταχύτητας αντίδρασης

Προσδιορισμός Ταχύτητας αντίδρασης

Ταχύτητα αντίδρασης Ενδιάμεση ταχύτητα: ταχύτητα αντίδρασης σε κάποια χρονική περίοδο μετά την έναρξη της αντίδρασης [A 2 ] - [A 1 ] Rav = t 2 - t 1 Στιγμιαία ταχύτητα: ύη : ταχύτητα αντίδρασης σε κάποια χρονική στιγμή της αντίδρασης Ri = Δy Δx

Νόμος Ταχύτητας αντίδρασης Νόμος ταχύτητας (ή εξίσωση ταχύτητας): Η μαθηματική σχέση που εκφράζει τον τρόπο εξάρτησης της R από τη c αντιδρώντων. Προσδιορίζεται πειραματικά. αa + βb + γγ Π R = k [A] x [B] y [Γ] z k = σταθερά ταχύτητας, χαρακτηριστική για κάθε αντίδραση. Αντικατοπτρίζει το κλάσμα των αποτελεσματικών συγκρούσεων, υπό ορισμένη Θ. Τάξη αντίδρασης: οι εκθέτες x, y, z του νόμου ταχύτητας. Χαρακτηριστική για κάθε αντίδραση Τάξη Α =x, Τάξη Β =y, Τάξη Γ = z, Συνολική τάξη = x+y+z

Νόμος Ταχύτητας και Τάξη αντίδρασης Σχέση συντελεστών α,β,γ με τους εκθέτες x,y,z αa A + βb + γγ Π R = k [A] x [B] y [Γ] z Συνήθως η αντίδραση είναι το συνολικό αποτέλεσμα: 2ΝΟ 2 +F 2 2ΝΟ 2 F NO 2 +F 2 NO 2 F + F αργή F + NO 2 NO 2 F γρήγορη Όταν η αντίδραση γίνεται σε περισσότερα του ενός στάδια για να βρώ την τάξη πρέπει να γνωρίζω το μηχανισμό (δηλ. να κάνω πείραμα). R=k[NO 2 ][F 2 ] Στις περιπτώσεις αυτές η κινητική καθορίζεται κυρίως από το αργό στάδιο και η συνολική τάξη δεν έχει μεγάλη σημασία. Σ ί ό ώδ δ ά ό Στην περίπτωση που αναφερόμαστε σε στοιχειώδεις αντιδράσεις τότε οι εκθέτες x,y,z του νόμου ταχύτητας συμπίπτουν με τα α,β,γ.

Τάξεις αντίδρασης ολοκληρωμένοι νόμοι ταχύτητας Μηδενικής Τάξης dc - k dt C C C 0 dc k C 0 C 2k 0 t1/2 - kt - dc k dt t 0 dt C 0 - C kt

Τάξεις αντίδρασης ολοκληρωμένοι νόμοι ταχύτητας Πρώτης Τάξης dc dc - kc - k dt dt C C C 0 C0 ln C dc k C t 0 dt lc lnc kt C C 0 0 e - lc lnc kt -kt

Τάξεις αντίδρασης ολοκληρωμένοι νόμοι ταχύτητας Πρώτης Τάξης

Τάξεις αντίδρασης ολοκληρωμένοι νόμοι ταχύτητας Δευτέρας Τάξεως 1/[Α] = 1/[Α ο ] + kt

Τάξεις αντίδρασης ολοκληρωμένοι νόμοι ταχύτητας Τάξη Διαφορική μορφή νόμου ταχύτητας Ολοκληρωμένη μορφή νόμου ταχύτητας Κινητικό διάγραμμα Κλίση Μηδενική (d[a]/dt) = k [A] = [A] 0 kt [A] = f(t) kk Πρώτη (d[a]/dt) = k[a] [A] = [A] 0 e kt ln([a]) = f(t) k Δεύτερη (d[a]/dt) = k[a] 2 [A] = [A] 0 /(1 + k[a]) kt[a] 0 1/[A] = f(t) k

Παράγοντες που επιδρούν στην Ταχύτητα αντίδρασης φύση αντιδρώντων μορίων. Συνήθως ο ιοντικές ταχύτερες από τις μοριακές (λόγω Εact). συγκέντρωση αντιδρώντων μορίων. Τα μόρια για να αντιδράσουν πρέπει να συγκρουστούν. Αύξηση του πλήθους των μορίων ανά μονάδα όγκου αυξάνει το πλήθος των συγκρούσεων ανά μονάδα χρόνου. Θερμοκρασία. Αύξηση Θ ζωηρότερη θερμική κίνηση (αύξηση συγκρούσεων) )

Παράγοντες που επιδρούν στην Ταχύτητα αντίδρασης παρουσία καταλύτη. Γενικά αυξάνουν ταχύτητα αντίδρασης πίεση (σε αέρια όπου υπάρχει μεταβολή όγκου), επιφάνεια επαφής (σε στερεά), ακτινοβολίες (σε ορισμένες φωτοευαίσθητες αντιδράσεις) φύση του διαλύτη

Επίδραση συγκέντρωσης και Θερμοκρασίας στην R Συγκέντρωση Αύξηση πλήθους συγκρούσεων --> αύξηση R Χρήση για την εύρεση του νόμου ταχύτητας Θερμοκρασία - Ea / RT k = A e lnk = - Ea 1 + lna logk = - Ea 1 + loga R T 2.303R T Εμπειρικός κανόνας Arrhenius: Η ταχύτητα αντίδρασης σχεδόν διπλασσιάζεται για άνοδο της θερμοκρασίας 10 o C. (Eξαίρεση: όταν η Εα πολύ μικρή. Όταν η Εα μεγάλη k μικρή (βάσει θεωρίας συγκρούσεων βραδύτερη αντίδραση) ΓιαδεδομένηΕαηkαυξάνει όταν αυξάνει η Θ. Το κλάσμα e -Ea/RT εκφράζει το κλάσμα των συγκρούσεων με αρκετή ενέργεια ώστε να οδηγηθεί το Σ σε αντίδραση Α: εκφράζει τη συχνότητα των αποτελεσματικών συγκρούσεων Εάν διαθέτουμε διαγράμματα logk = f(t) υπολογίζουμε την Ea.

Επίδραση καταλυτών στην R Καταλύτης Αυξάνει την R, ανακτάται μετά το πέρας της αντίδρασης Ομογενής ή ετερογενής Η αύξηση της ταχύτητας της αντίδρασης οφείλεται στο γεγονός ότι η αντίδραση παρουσία καταλύτη βαίνει μέσω διαφορετικού μηχανισμού