ХЕМИСКА КИНЕТИКА Наука која ја проучува брзината Наука која ја проучува брзината на хемиските реакции
Познато: ЗАКОН ЗА ДЕЈСТВО НА МАСИ Guldberg-Vage-ов закон При константна температура (T=const) брзината на хемиската реакција е правопропорционална на производот на молските концентрации на реактантите степенувани со вредност еднаква на нивните стехиометриски е с коефициенти е во хемиската а реакција За реакција во општ облик: aa + bb cc + dd со примена на законот за дејство на маси, брзината на реакцијата е: υ = k a c A c k константа на брзина на хемиската реакција b B
Брзина на хемиска реакција промена на концентрацијата на реактантите (продуктите) Брзина на реакцијата = --------------------------------------------------------------------------------- време на настаната промена mol ( = ) dm s = moldm s A B 3 3 1
aa+bb cc+dd H 2 (g) + I 2 (g) 2 HI(g)
Пример: Промена на концентрацијата на [А] за време t за реакцијата:
Пример
Брзина на хемиската реакција во диференцијален облик υ = ( ) dc dt A+B C + D dc dt dc dt dc dt A B C = = = dc dt D (-)...ако се определува намалување на концентрацијата брзина на исчезнување (+)...ако се определува зголемување на концентрацијата брзина на создавање
υ = dc dt Моментална брзина Брзина во 5 s Брзина во 45 s
Брзина на хемиска реакција Некои хемиски реакции се многу брзи: неутрализација, јонски реакции
Како се мери брзината на хемиските реакции? Најчесто преку промена на: апсорбанца индекс на прекршување притисок (гасови) ph, проводливост и сл.
Брзината на хемиската реакција зависи од: Концентрацијата а на реактантите а е Природата р на реактантите Температурата
За да настане хемиска реакција, молекулите мора да се судрат. Колку е поголем нивниот број, толку е поголема зачестеноста на судирите
При сударот, молекулите мора да се правилно ориентирани стерен фактор
Молекуларност на реакциите Молекуларноста на реакцијата е дефинирана со стехиометрискиот однос на учесниците во елементарната реакција и претставува теоретски изведен израз Молекуларноста на реакцијата е вкупен број на молекули на реактантите од ист или различен вид што учествуваат во елементарната реакција Реакциите се делат на мономолекулски бимолекулски тримолекулски полимолекулски
Мономолекулски реакции Кога внатрешните сили на привлекување во молекулот А не се доволно силни да го одржат во целина во определен временски период, молекулот се разложува... υ = dc dt A = k c 1 A c A -концентрација на компонентата А што не изреагирала k 1 -константа на брзина на мономолекулската реакција; зависи од природата родата на супстанцијата ста и од температурата
Бимолекулски реакции dc dc A B υ = = = k c c υ = k c 2 2 A B dt dt c 2 A
Тримолекулски реакции Истовремен судар на три молекули dc dc dc A B C υ = = = = k c c 3 3 AcBc υ = k C dt dt dt c 3 A Ретки: мала е веројатноста истовремено да се судрат три молекули
Reaction Mechanisms Мономолекулски, бимолекулски и тримолекулски реакции Rate Laws for Elementary Steps Prentice Hall 2003 Chapter 14
Според патот на одвивање, хемиските ракции се делат на: 1. рамнотежни A P 2. паралелни A P1 A P 2 3. Последователни или консекутивни A X X P 4. Ланчани A R 2 R 1 + C L R P 1 2 + + B R 3 L P 1 + R 2 5. Kаталитички A + K P + K
Рамнотежна реакција A P
Според механизмот на одвивање хемиските реакции се делат на: Едоставни Се одигруваат во еден степен на начин кој е прикажан во стехиометриската равенка Сите молекулски реактанти реагираат истовремено Брзината зависи од вкупниот број на молекулите на реактантите од молекуларноста Сложени се одигруваат преку низа степени- преку повеќе ЕЛЕМЕНТАРНИ РЕАКЦИИ Механизмот не може да се определи преку стехиометриската равенка Брзината на реакцијата не зависи од вкупниот број на молекули на реактантите не зависи од молекуларноста Брзината ја одредува најспората елементарна реакција!!!!!!
Ред на реакцијата υ = k υ = k c 1 1 A c 2 2 A υ = k c x c y A B υ = k c 3 3 A n υ = k c n A x+y ред на υ реакцијата Збир на експонентите на концентрацијата само на оние молекулски видови кои ја определуваат брзината на реакцијата
Ред на реакцијата x и y не се задолжително a и b x ред во однос на A, y ред во однос наb
Реакции од прв рд ред Брзината на хемиската реакција зависи од концентрацијата на само еден реактант. A B + C Брзината на оваа реакција е: υ = dc dt A = dc dt B = dc dt C = k 1 c A c A концентрација на реактантот A која останала после време t k 1 константа на брзината на мономолекулската реакција Брзината е најголема на почетокот на реакцијата-најголема концентрација на реактантите
Изведување на изразот за константа на брзина на реакција од прв ред c A t dca dc = A k c = k dt 1 A 1 dt c c t = 0 0 A C 0 концентрација на компонента A пред почетокот на реакцијата (t=0) c ln ca ln c0 = ln = k1t c ( ) A 1 1 ln t c c 0 k = A димензии k 1 (=) s - 1 или min -1 0
Намалувањето на концентрацијата A има експоненцијален тек, а реакцијата теоретски завршува (c A =0) во бескрај (t ). Реакцијата никогаш не тече до самиот крај 1 c k t k = ln 0 c = c e 1 1 t c A 0 A
c A 0 k 1 t ln c A = ln c 0 k1t = c e 1 ЛИНЕАРНА ЗАВИСНОСТ ln c A од t Равенка на правата: одсечка lnc 0 наклон k 1
Криви на реакциите од прв ред conc ln conc Ако со графичкиот приказ на ln од концентрацијата во функција од времето се добива права линија. Процесот е реакција од прв ред. k има негативен нагиб (slope): 5.1 10-5 s -1.
Како ќе знаеме дали е реакцијата од прв ред? Ако ln [A] во функција од t е линеарен Ако ln [A] во функција од t е линеарен, реакција од прв ред во однос на A!
Време на полуреакција t 1/2 t 1/2 време за кое, во текот на реакцијата, концентрацијата на реактантите ќе се намали за половина c 1 c 0 0 1 ln c0 c A = k1 = ln = 2 t c c A t1/ 2 0 2 ln 2 0,693 t 1/ 2 = = k k 1 t 1/2 не зависи од почетната концентрација на реактантите 1
t 1/2 1/2 време за кое, во текот на реакцијата, концентрацијата на реактантите ќе се намали за половина Колкава и да е почетната концентрација t 1/2 е непроменето Konc.
Пример за реакција од прв ред:радиоактивен распад 222 218 Rn Po + α
Распадот на 14 C ја следи кинетиката од прв ред, времето на полураспадот не зависи од концентрацијата Одредување на староста на фосилните остатоци и мумиите Free carbon, including the carbon-14 produced in this reaction, can react to form carbon dioxide, a component of air. Atmospheric carbon dioxide, CO2, has a steady-state concentration of about one atom of carbon-14 per every 1012 atoms of carbon-12. Living plants and animals that eat plants (like people) take in carbon dioxide id and have the same 14C/12C ratio as the atmosphere. However, when a plant or animal dies, it stops intaking carbon as food or air. The radioactive decay of the carbon that is already present starts to change the ratio of 14C/12C. By measuring how much the ratio is lowered, it is possible to make an estimate t of how much time has passed since the plant or animal lived. Half-life is 5720 years)
Времето на полураспад на радиоактивниот елемент е 30 минути. Колку атоми ке останат нераспаднати после 90 минути? A) ½ B) ¼ C) 1/8 D) 1/3
Реакции од втор ред рд Брзината на хемиската реакција зависи од концентрацијата на ДВА реактанти и тоа така што се поставува реакција од прв ред во однос на секој од нив: A + B C + D +... Брзината на реакцијата од втор ред е: υ = dc A = k dt Зависи од c A и c B кои останале после времеt 2 c A c B
Константа на брзината на реакции од втор ред Константата на брзината на реакцијата од втор рд, ред, k 2 се изведува со услов почетните концентрации на A и B да се еднакви По време t, c A =c B поради ист број на молови на A i B кои учествуваат во реакцијата: димензии k 2 (=) mol - 1 Lmin -1
Линеарна зависност 1/c A од t Равенка на правата: отсечка 1/c 0 наклон k 2
Кој е редот на следната реакција NO 2 NO +1/2O 2? График ln [NO 2 ] во однос на t Графикот не е права линија, процесот не е од прв ред во однос на [A]. Time (s) [NO 2 ], M ln [NO 2 ] 0.0 0.01000-4.610 50.0 0.00787-4.845 Не е соодветно 100.0 0.00649-5.038 200.0 0.00481-5.337 300.0 0.00380-5.573
Реакција од втор реед График 1/[NO 2 2] во однос на t Time (s) [NO 2 2] ], M 1/[NO 2 2] 0.0 0.01000 100 50.0 0 0.00787 000 127 100.0 0.00649 154 200.00 0.0048100481 208 300.0 0.00380 263 Графикот е права линија. Процесот е од втор ред во однос на [NO 2 ].
Реакции од втор ред ln c 1/c
k 2 Време на полуреакција на реакција од 1 1 = t c t = t 1/ 1 c 2 = 1 t втор редt 1/2 c 2 0 ca = 1 c0 2 1 c A 0 1/ 2 0 t = 1/ 2 k 1 2 c 0 t 1/2 зависи од почетната концентрација Колку е поголема почетната концентрација, толку за пократко време ке се намали во однос на почетната вредност
(1) (2) (3) ПРИМЕР: разложување на азот-петоксид 2N NO + O O 4 2 5 2 2 Бимолекулска реакција N 2O5 NO2 + NO3 Сложена реакција NO + NO NO + NO + O 2 3 2 2 која се одвива во три NO + NO 2NO степени 3 2 Да се одреди молекуларноста: Вкупна реакција бимолекулска Елем.степен (1) мономолекул. Елем. Степен (2) Елем. степен (3) бимолекул. бимолекул.
ПРИМЕР: разложување на азот-петоксид 2N NO + O 2O5 4 Експериментално е утврдено дека оваа сложена реакција се одигрува υ = k со брзина на реакција од прв ред 1 c A (n-1) бидејки се одвива според равенката Брзината на сложената реакција ја N O NO + NO 2 5 2 одредува брзината на првата мономолекулска најспора реакција Молекуларноста на најспората елементарна реакција е еднаква на редот на сложената бимолекулска реакција. 2 2 dc N 2 dt O 5 = k c 2 3 1 N O 5
Заклучок Кај сложените реакции механизмот на реакцијата не одговара на стехиометриската реакција. Редот на реакцијата е определен рд од збирот на експонентите над концентрацијата на реактантите само на оние молекулски видови што ја одредуваат брзината на реакцијата. Брзината на реакцијата е определена од најспориот степен на реакцијата РЕДОТ НА РЕАКЦИЈАТА СЕ ОПРЕДЕЛУВА ЕКСПЕРИМЕНТАЛНО
Реакции од нулти ред n = 0 Не зависат од концентрацијата на супстанциите кои учествуваат во реакцијата, туку од некои други фактори. Пример Брзината е константна Фотохемиска реакција: фотоните континуирано паѓаат на површината на супстанцијата; υ на оваа реакција не зависи од c на реактантите, туку од интензитетот на светлината dc A = 0 k0ca dt c 0 = 1 dc A dt = k 0 2AgCl ( s ) 2Ag ( s ) + Cl 2( g )
Пример: Електролиза Реакции од нулти ред n = 0 брзината на оксидоредукцијата зависи од брзината на дифузија на јоните (брзината на дифузија е константна големина во дадена средина и на дадена T) Ензимски реакции- Mihelis-Mentenova зависност на брзината на ензимската реакција 4,0 3,5 C Brz zina 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 A 0,0 0 2 4 6 8 10 Конц.супстрат Дел на кривата A брзината расте сразмерно со концентрацијата на супстратот, реакција од прв ред Дел од кривата C- ензимот е заситен со супстрат, реакција од нулти ред
Константа на брзина на реакциите од нулти ред Изразот за константата на брзината на реакции од нулти ред се изведува од: dc A = dt c A c 0 dc A = k t 0 t = 0 dt ( c ) k t c A 0 = 0 k 0 k 0 c = 0 t c A c = c k t A 0 0
Време на полуреакција кај реакции од нулти ред за t = t 1/ 2 почетната концентрација се намалува на половина 1 c c 0 0 k 2 0 = = t 1/ 2 c 2t 0 1/ 2 c A = c 0 2 t = 1/ 2 c 0 2k 0 t 1/2 е сразмерно со c 0, бидејќи времето на одигрување на реакцијата а не зависи од бројот на судари на молекулите е на реактантите, туку од вкупниот број на молекули на реактантите!!!!!
Реакции од нулти ред Ако [A] во однос на t е линеарна функција, реакција од нулти ред во однос на A!
A) Реакции од нулти ред
B) Реакции од прв ред
C) Реакции од втор ред
Реакции од псеудо прв ред Кај простите реакции сите молекули на реактантите ја определуваат брзината на реакцијата молекуларност= ред на реакцијата Кај некои прости бимолекулски реакции еден од реактантите се наоѓа во голем вишок во тек на целата реакција неговата концентрација е константна. Овие бимолекулски реакции се одвиваат со брзина на реакции од прв ред - реакции од преудо прв ред.
Реакции од псеудо прв ред вода како еден од реактантите A+ B P вода Во текот на реакцијата количината на вода е непроменета (пр. реакција на хидролиза)
Инверзија (хидролиза) на сахароза C + + H O H O C H O C H O 12 22 11 2 6 12 6 6 12 6 сахароза dc C 12 H dt 22 O 11 = k гликоза 2 cc H O 12 22 11 c H 2 O фруктоза Количината на изреагирана вода, во однос на вкупно присутната е занемарливо мала,, c H2O = konst. k = k2c H 2O dc C 12 H dt 22 Реакција од втор ред се однесува како реакција од прв ред O 11 = k c C 12 H 22 O 11
Summary of the Kinetics of Zero-Order, First-Order and dsecond-order dod Reactions Order Rate Law Concentration-Time Equation Half-Life 0 rate = k [A] = [A] 0 - kt t ½ = [A] 0 2k ln2 1 rate = k [A] ln[a] = ln[a] 0 - kt t ½ = k 1 1 1 2 rate = k [A] 2 = + kt t ½ = [A] [A] 0 k[a] 0
Пример 1. Радиоактивен распад на радиум во радон υ = υ eksperimentalno Ra Rn monomolekulska Мономолекулска реакција dcra υ = = k 1cR dt c Ra dn Ra = k dt n број на преостанати атоми на радиум после време t од почетокот на распадот n Ra Реакцијата е проста молекуларност = ред 1 n Ra
Пример 2. Реакција на разложување на јодо-водород 2 HI H 2 + I 2 V експерим Бимолекулска реакција експерим. Се поклопува со пресметано v bimol. Значи станува збор за проста реакција од втор ред dc HI 2 = k 2c dt Молекуларност=ред на реакцијата 2 HI
пример 3. Оксидација на јодоводородна киселина со H 2 O 2 + H 2 O2 + 2H + 2I I2 + 2H 2 O Полимолекулска реакција (петмолекулска -H + i J - јоните учествуваат самостално) H 2O 2 + I IO + H 2O + IO + 2H + I I 2 + H 2O Се одигрува во два степени Првата, бимолекулска реакција е спора ја определува брзината на целиот процес Втората реакција се состои од низа елементарни процеси
Пример 3. Првата, бимолекулска реакција е спора ја определува брзината на целиот процес H 2 O2 + I IO + H 2O Експериментално е утврдено дека брзината на оваа рекација 2 се одвива според равенството υ = k значи 2cA претставува брзина на реакција од втор ред Редот на сложената реакција се поклопува со молекуларноста на најспората елементарна реакција која ја одредува брзината на процесот: υ dc H dt H 2 O2 = = k2ch c O I 2 2
За следната проста, елементарна реакција: aa + B cc 1. Да се напишат изразите за брзина на реакцијата преку промена на концентрацијата на сите учесници во реакцијата. υ = 1 a dc dt dc = dt = A B 1 c dc dt C 2. Да се напише израз за брзина на реакцијата врз основа на законот за дејство на маса υ = k c a c A B
Сложената реакција е претставена со следната вкупна, стехиометриска равенка: A + 2B + 2C Е експериментално е добиен следниот израз за брзината на оваа реакција: υ = k c c A C Да се одреди: вкупниот ред на реакцијата n=2 ред во однос на A n=1 P ред во однос на B n=0 ред во однос на C n=1
сложена реакција на оксидација на јодоводородна кис. во присуство на H 2 O 2, 2, 2H O + H 2 O2 + 2H + 2I I2 + 2 Се одвива според два елементарни степени: H O 2 IO 2 + + I 2H + k 1 IO + I k 2 I + H O 2 2 + H O 2 спор брз Да се определи одлучувачкиот степен на оваа реакција. Одлучувачки степен во механизам каде една реакција ја следи другата (консекутивни реакции) е НАЈСПОРИОТ СТЕПЕН k1 k 1 < k 2 H 2O2 + I IO + H 2O
За реакција A + 2B P утврдено е дека го следи законот за брзина од втор ред: 2 v = kc B Почетната конц. на реактант B е 1 moldm - 3, а после 2 минути се намалила на 0,6 moldm - 3. Да се одреди: a) Константата на брзината на реакцијата. b) За кое време ќе изреагира половина од количеството на реактантот B присутен на почетокот на реакцијата. Вкупната реакција е од 2. ред и нејзината брзина зависи само од концентрацијата на реактантот B. a) 1 1 1 1 1 1 k 2 = t = 3 3 cb c = 0 2min 0,6moldm 1moldm 3 ( 1 0,6) moldm 1 1 3 1 k 2 = = 0,333min mol dm 2min 0,6( moldm ) 2 3 b) 1 k c 1 1 mol dm t1 / 2 = = = 1 3 3 2 0 0,333min 1moldm 3min
Која крива претставува реакција од прв ред
Зависност на брзината на реакцијата од температурата Svante Arrhenius Со зголемување на температурата за 10 o C, брзината на реакцијата се зголемува 2-3 пати Ова објаснување го дал Арениус 1889: молекулите може да бидат во нормална или активна состојба само активните молекули учествуваат во хемиска реакција Активната состојба се постигнува со апсорпција на топлина
За да се одигра реакција неопходно е да се судрат два молекули...ама ама, дали секој судар доведува до реакција? Арениусовата теорија се заснова на теоријата на судири, според која сударот ќе биде ефикасен само ако се одигра во момент кога честиците на реактантите се со соодветна ориентација и со доволно кинетичка енергија
Кои молекули реагираат? Само молекулите кои имаат доволна енергија на активација,, E a
Теорија за брзина на реакцијата-теорија на судири Според кинетичката теорија, при секоја температура постојат одреден број молекули кoи имаат имаат содржина на енергија поголема од некои критични вредности (три вида енергија:транслациска, вибрациска, ротациска) ) Услови под кои доаѓа до хемиска реакција молекулите да имаат доволно количество енергија активирани молекули
A+B C+D Теорија на активиран комплекс
Теорија на активиран комплекс
Брзината на реакцијата расте со растење на Т бидејќи се зголемува бројот на активни судири Број на молекули N во единица време кои имаат E a, на дадена T определен е со :Boltzmann овиот закон за распределба Површината под овој дел на кривата го дава бројот на честици кои немаат доволно енергија да реагираат Само оној број на честици кои се N претставени под овој дел на кривата имаат доволно енергија да реагираат = N 0 e Ea RT
На покачена температура поголем е бројот на честици со E a
Кои тврдења се точни? Со апсорпција на топлина молекулот постигнива max. E pot. До реакција доаѓа кога ќе се судрат активни молекули Со зголемување на температурата на системот расте бројот на активни молекули При судар на активни молекули доаѓа до преуредување на атомите, создавање на нови молекули во кои атомите постигнуваат некоја друга min E pot да да да да
Зависноста на експериментално определената константа на брзина од дадена температура дадена е на сликата. Да се одреди енергијата на активација на реакцијата (универзална гасна константа, R = 8,314 J K 1 mol 1 ) k ln -10 1-12 -14-16 -18-20 -22-24 X ln k 0.0040 0.0042 0.0044 0.0046 α E E a = ln A a tg α = R T R 16 ( 23) tgα = = 1 (0,0041 0,0045)K = 7 0,0004K 1 X 1 1 Ea = 8,314JK mol 1/T (K -1 ) E E a a = = 145495Jmol 145,5kJmol = 17500K = 1 1 17500K Ea R
Брзина на хемиски реакции во хетерогени системи Хомогени-реактанти во иста фаза Хетерогени-реактанти реактанти во различни фази: цврсто-течно, течно-гасовито, цврсто-гасовито... Се одигруваат на граничната површина меѓу фазите
За да реагираат реактантите мора да се: Приближат по пат на дифузија Апсорпсија на една компонента на површината на друга Хемиски да реагираат Добиениот продукт по пат на десорпција да се отстрани од граничната површина Производот на реакцијата да дифундира во внатрешноста на фазата Најспориот процес ја определува брзината на целата реакција!!!!
Реакциите на површината на фазите се одигруваат во пет фази Овие процеси се последователни-консекутивни консекутивни. Вкупната брзина ја одредува најспориот процес! Најчесто најспора е- хемиската реакција поретко адсорпција и десорпција кога реактантите или продуктите се силно адсорбирани споро се десорбираат, па се успорува десорпцијата на неизреагираните молекули. Адсорбент со голема каталитичка моќ голема брзина на реакцијата. Правилен избор на адсорбентот ја убрзува хемиската реакција дифузија транспортот на маса е спор процес, но може да се забрза со мешање или со покачување на T.
Berzelius Jons (1779-1848) H Haber 1918 Нобелова награда 1835. Berzelius преглед на експериментални резултати од реакции со компоненти кои во процесот не се менувале. катализа-катализаторикатализатори Крај на 19. век - разработен контактен процес за добивање на H 2 SO 4 1918. - Haber и Bosch го решиле проблемот на синтеза на аминијак катализатор на база на Fe II св.војна развиени се каталитички постапки за производство на бензин, синтетички гуми и др. стратешки материјали денес 70% целокупната хемиска индустрија, нови производи катализа во 90%
Хомогена катализа Хетерогена катализа Катализа е промена на брзината на хемиската реакција во присуство на катализатор Катализаторот: - стапува во интеракција со реактантите, - ја менува брзината на реакцијата - на крајот на реакцијата останува непроменет
Механизам на каталитичко дејство 1. Со зголемување на бројот на молекули кои ја имаат потребната енергија E a 2. Водење на реакцијата по нов реакциски пат кој има помала енергетска бариера
Катализаторот ја намалува E a
A + B + K AK + B AB + K
Особини на катализаторите 1. Катализаторот ја УБРЗУВА или УСПОРУВА хемиската реакција: - ПОЗИТИВНА катализа - НЕГАТИВНА катализа инхибиција негативна катализа
Особини на катализаторите 2. Катализаторите ОСТАНУВААТ ХЕМИСКИ НЕПРОМЕНЕТИ после извршената реакција, но ФИЗИЧКИ МОЖЕ ДА СЕ ПРОМЕНАТ (Pt( решетката е а после извесна ауоребасауа употреба станува груба)
Особини на катализаторите 3. КАТАЛИЗАТОТОТ НЕ ВЛИЈАЕ НА ТЕРМОДИНАМИЧКИТЕ УСЛОВИ ПОД КОИ СЕ ОДИГРУВААТ ХЕМИСКИТЕ РЕАКЦИИ ΔG G = 0 katalizato r
Особини на катализаторите 4. КАТАЛИЗАТОРОТ НЕ ВЛИЈАЕ НА ПОЛОЖБАТА НА РАМНОТЕЖАТА КАЈ ПОВРАТНИТЕ РЕАКЦИИ A + B C k K = 1 1 + D k 2 k2 k ΔG = RT ln K ΔG G = 0 Δ G = const. K = const. katalizator катализаторот подеднакво дд ги забрзува ру (или ги успорува) ) реакциите во двете насоки, но не вликае на положбата на рамнотежата, т.е на K
Особини на катализаторите 5. КАТАЛИТИЧКОТО ДЕЈСТВО НЕ ПОДРАЗБИРА СТЕХИОМЕТРИСКИ ОДНОС МЕЃУ РЕАКТАНТИТЕ И КАТАЛИЗАТОРОТ Количините на катализаторот се многу помали во однос на количините на реактантите (0.5 mol колоидна Pt на 10 8 dm 3 H 2 O 2 )
Особини на катализаторите 6. СЕЛЕКТИВНОСТ Два катализатори може да ја насочат една иста хемиска реакција во ДВАТА РАЗЛИЧНИ ПРАВЦИ Pt 4 NH 3 + 5O2 4NO + 6H Pt 2 O MnO 2 MnO2 4NH 3 + 4O2 2N 2O + 6H 2 O
Особини на катализаторите 7. АКТИВНОСТА на еден катализатор ограничена е на: - само една реакција - повеќе групи хемиски реакции (оксидоредукција, дехидратација, полимеризација...) )
ХОМОГЕНА КАТАЛИЗА Хомогените каталитички реакции се одвиваат ВО ЕДНА ФАЗА. Во иста фаза се сите учесници во реакцијата: катализатор, реактанти, интермедиери и продукти на реакцијата. ВО ГАСОВИТЕ ФАЗА ВО ТЕЧНА ФАЗА
ХОМОГЕНА КАТАЛИЗА ВО ТЕЧНА ФАЗА Најчесто, киселинско-базна катализа (примање и оддавање на протони) Пример:инверзија на сахароза во киселина како катализатор C H O + H O + HA 12 22 11 2 [ H O HA] + H O C12 22 11 2 6 12 6 2C H O + HA Каталитичко дејство на киселината - пренос на протони од киселината на реактантите Каталитичко дејство на базата пренос на протони од реактантите на базата
ХЕТЕРОГЕНА КАТАЛИЗА Реактантите и производите на реакцијата се - во иста фаза (гасна или течна), или - во гасно течна фаза катализаторот е во цврста фаза Каталитичката реакција се одигрува на површината на цврстата фаза *
Хидрогенирање на етен 1 Реактантите а е се во раствор 2 Реактантите се адсорбираат, врските во мoлекулите на реактантите слабеат
3 Врските во молекулите на реактантите се раскинуваат 4 Се формираат нови врски меѓу апсорбираните H и C атоми
5 Се формира и друга C-H врска, заситениот производ о дифундира од површината на катализаторот и ја ослободува површината за нови реактанти Производот на оваа реакција го користите секојдневно! Со хидрогенација на растителни масла настанува маргарин
Реакција на добивање на амонијак
ЕНЗИМСКА КАТАЛИЗА Ензимите се глобуларни протеини 10 4 < M < 10 7. Содржат одредени групи како активни центри Имаат голема каталитичка активност Активен центар супстрат
Механизам на ензимска катализа E + S ES EP E + P
Катализата може да биде: хомогена хетерогена Што е катализа? Катализа е промена на брзината на хемиската реакција во присуство на катализатор Да се наведат трите основни функции на катализаторот: - стапува во интермедиерна реакција со реактантите, - ја менува брзината на реакцијатаe - на крајот на реакцијата а останува а хемиски непроменет ероее
Зошто катализаторот не влијае на положбата на рамнотежата кај повратните реакции? A + B k k k 1 1 C + D K = k2 2 ΔG = RT ln K ΔG = 0 Δ G = const. K = const. katalizator Што е селективност на катализаторот? Pt 4 NH 3 + 5O2 4NO + 6H 2 O MnO2 4NH 3 + 4O2 2N 2O + 6H 2 O
Да се наведат двата механизми на каталитичко дејство 1. Со зголемување на бројот на молекули кои ја имаат потребната енергија E a 2. Водење на реакцијата по нов реакциски пат кој има помала енергетска бариера