1. תרמודינמיקה 2. קינטיקה ג- החוק השני והשלישי: מושגים ומנגנונים ג- ריאקציות חד-מולקולריות

Σχετικά έγγραφα
1. תרמודינמיקה 2. קינטיקה ג- החוק השני והשלישי: מושגים ומנגנונים ב- פיצוצים ב- פולימריזצית שרשרת ב- אנזימים

ריאקציות כימיות

חורף תש''ע פתרון בחינה סופית מועד א'

ל הזכויות שמורות לדפנה וסטרייך

פתרון תרגיל 8. מרחבים וקטורים פרישה, תלות \ אי-תלות לינארית, בסיס ומימד ... ( ) ( ) ( ) = L. uuruuruur. { v,v,v ( ) ( ) ( ) ( )

כימיה פיסיקלית כימיה פיסיקלית סילבוס קורס

תרגילים פרופ' עזרא בר-זיו המחלקה להנדסת מכונות (תשס"ד) שאלה 1 שאלה 2 נתון : Time (sec) Pressure, mm Hg (torr)

פתרון תרגיל מרחבים וקטורים. x = s t ולכן. ur uur נסמן, ur uur לכן U הוא. ur uur. ur uur

המנגנון היחיד שעונה על כל התנאים הללו הוא,(III) ולכן זוהי התשובה הנכונה: (III) X slow

תשובות לשאלות בפרק ד

כימיה פיסיקלית א' (69163) תרגול מס'

[ ] Observability, Controllability תרגול 6. ( t) t t קונטרולבילית H למימדים!!) והאובז' דוגמא: x. נשתמש בעובדה ש ) SS rank( S) = rank( עבור מטריצה m

תרגול 1 חזרה טורי פורייה והתמרות אינטגרליות חורף תשע"ב זהויות טריגונומטריות

שדות תזכורת: פולינום ממעלה 2 או 3 מעל שדה הוא פריק אם ורק אם יש לו שורש בשדה. שקיימים 5 מספרים שלמים שונים , ראשוני. שעבורם

תרגול מס' 6 פתרון מערכת משוואות ליניארית

= 2. + sin(240 ) = = 3 ( tan(α) = 5 2 = sin(α) = sin(α) = 5. os(α) = + c ot(α) = π)) sin( 60 ) sin( 60 ) sin(

הקדמה כללית: בקצרה על קצבי ריאקציות וכו' (בשל שינוי סדר התרגולים). שיטות ניסיוניות למדידת קצב של ריאקציות (דגש על ניטור לחץ, מדידת בליעה וטיטרציה).

ערה: הגזירה היא חלקית, כלומר גוזרים את התלות המפורשת של G ב ξ בלבד, ולא נהוג לסמן את קצב השינוי באנרגיה החופשית של גיבס בתגובה כך: G

התהליכים. H 2(g) + Cl 2(g) 2HCl (g) 1) Cl 2(g) 2Cl. 2) Cl. + H 2(g) HCl (g) + H. 3) H. + Cl 2(g) HCl (g) + Cl. 4) H. + HCl (g) H 2(g) + Cl.

תרגול פעולות מומצאות 3

פתרון תרגיל 5 מבוא ללוגיקה ותורת הקבוצות, סתיו תשע"ד

לדוגמה: במפורט: x C. ,a,7 ו- 13. כלומר בקיצור

PDF created with pdffactory trial version

לוגיקה ותורת הקבוצות פתרון תרגיל בית 8 חורף תשע"ו ( ) ... חלק ראשון: שאלות שאינן להגשה נפריד למקרים:

69163) C [M] nm 50, 268 M cm

תרגיל 13 משפטי רול ולגראנז הערות

לוגיקה ותורת הקבוצות פתרון תרגיל בית 4 אביב תשע"ו (2016)

אלגברה ליניארית 1 א' פתרון 2

יסודות לוגיקה ותורת הקבוצות למערכות מידע (סמסטר ב 2012)

תרגיל 7 פונקציות טריגונומטריות הערות

ביוכימיה של התא תרגיל מס' 3: קינטיקה אנזימתית

"קשר-חם" : לקידום שיפור וריענון החינוך המתמטי

שעור מס' 10 תערובות פשוטות Atkins תערובות פשוטות כימיה פיסיקלית סילבוס קורס

משוואות רקורסיביות רקורסיה זו משוואה או אי שוויון אשר מתארת פונקציה בעזרת ערכי הפונקציה על ארגומנטים קטנים. למשל: יונתן יניב, דוד וייץ

שעור מס' 10 תערובות פשוטות Atkins גדלים מול ריים חלקיים תערובות פשוטות כימיה פיסיקלית גדלים מול ריים חלקיים סילבוס קורס נפח מולרי חלקי

שאלה 1 V AB פתרון AB 30 R3 20 R

Logic and Set Theory for Comp. Sci.

TECHNION Israel Institute of Technology, Faculty of Mechanical Engineering מבוא לבקרה (034040) גליון תרגילי בית מס 5 ציור 1: דיאגרמת הבלוקים

Charles Augustin COULOMB ( ) קולון חוק = K F E המרחק סטט-קולון.

תשובות מלאות לבחינת הבגרות במתמטיקה מועד ג' תשע"ד, מיום 0/8/0610 שאלונים: 315, מוצע על ידי בית הספר לבגרות ולפסיכומטרי של אבירם פלדמן

דף פתרונות 7 נושא: תחשיב הפסוקים: צורה דיסיונקטיבית נורמלית, מערכת קשרים שלמה, עקביות

brookal/logic.html לוגיקה מתמטית תרגיל אלון ברוק

סיכום חקירת משוואות מהמעלה הראשונה ומהמעלה השנייה פרק זה הינו חלק מסיכום כולל לשאלון 005 שנכתב על-ידי מאיר בכור


התפלגות χ: Analyze. Non parametric test

gcd 24,15 = 3 3 =

אלגברה לינארית (1) - פתרון תרגיל 11

דיאגמת פאזת ברזל פחמן

צעד ראשון להצטיינות מבוא: קבוצות מיוחדות של מספרים ממשיים

ניהול תמיכה מערכות שלבים: DFfactor=a-1 DFt=an-1 DFeror=a(n-1) (סכום _ הנתונים ( (מספר _ חזרות ( (מספר _ רמות ( (סכום _ ריבועי _ כל _ הנתונים (

סדרות - תרגילים הכנה לבגרות 5 יח"ל

מתכנס בהחלט אם n n=1 a. k=m. k=m a k n n שקטן מאפסילון. אם קח, ניקח את ה- N שאנחנו. sin 2n מתכנס משום ש- n=1 n. ( 1) n 1

גמישויות. x p Δ p x נקודתית. 1,1

הרצאה 7: CTMC הסתברויות גבוליות, הפיכות בזמן, תהליכי לידה ומוות

אלגברה ליניארית (1) - תרגיל 6

3-9 - a < x < a, a < x < a

{ : Halts on every input}

אלגברה ליניארית 1 א' פתרון 7

ספקטרופוטומטריה (מדידת בליעת אור)

( )( ) ( ) f : B C היא פונקציה חח"ע ועל מכיוון שהיא מוגדרת ע"י. מכיוון ש f היא פונקציהאז )) 2 ( ( = ) ( ( )) היא פונקציה חח"ע אז ועל פי הגדרת

גבול ורציפות של פונקציה סקלרית שאלות נוספות

I. גבולות. x 0. מתקיים L < ε. lim אם ורק אם. ( x) = 1. lim = 1. lim. x x ( ) הפונקציה נגזרות Δ 0. x Δx

קיום ויחידות פתרונות למשוואות דיפרנציאליות

תרגילים באמצעות Q. תרגיל 2 CD,BF,AE הם גבהים במשולש .ABC הקטעים. ABC D נמצאת על המעגל בין A ל- C כך ש-. AD BF ABC FME

תשובות מלאות לבחינת הבגרות במתמטיקה מועד חורף תשע"א, מיום 31/1/2011 שאלון: מוצע על ידי בית הספר לבגרות ולפסיכומטרי של אבירם פלדמן.

הרצאה. α α פלוני, וכדומה. הזוויות α ל- β שווה ל-

אלגברה לינארית מטריצות מטריצות הפיכות

מתמטיקה בדידה תרגול מס' 12

יווקיינ לש תוביציה ןוירטירק

קבוצה היא שם כללי לתיאור אוסף כלשהו של איברים.

מבוא לרשתות - תרגול מס 5 תורת התורים

החשמלי השדה הקדמה: (אדום) הוא גוף הטעון במטען q, כאשר גוף B, נכנס אל תוך התחום בו השדה משפיע, השדה מפעיל עליו כוח.

מתמטיקה בדידה תרגול מס' 2

x a x n D f (iii) x n a ,Cauchy

סיכום- בעיות מינימוםמקסימום - שאלון 806

הסתברות שבתחנה יש 0 מוניות ו- 0 נוסעים. הסתברות שבתחנה יש k-t נוסעים ו- 0 מוניות. λ λ λ λ λ λ λ λ P...

קבל מורכב משני מוליכים, אשר אינם במגע אחד עם השני, בכל צורה שהיא. כאשר קבל טעון, על כל "לוח" יש את אותה כמות מטען, אך הסימנים הם הפוכים.

Atomic Mass Unit (AMU) gr mole = N AMU

פתרונות מלאים אלגברה 1 מ בחן אמצע חורף תשס"ג מטריצה הפיכה ב- הפיכה סקלרית, לכן A = αi

הגדרה: מצבים k -בני-הפרדה

פתרון תרגיל 6 ממשוואות למבנים אלגברה למדעי ההוראה.

מתמטיקה בדידה תרגול מס' 5

אלגברה מודרנית פתרון שיעורי בית 6

תרגול 2 גזים V V הינו הנפח המולרי. = n

1 תוחלת מותנה. c ארזים 3 במאי G מדיד לפי Y.1 E (X1 A ) = E (Y 1 A )

חידה לחימום. כתבו תכappleית מחשב, המקבלת כקלט את M ו- N, מחליטה האם ברצוappleה להיות השחקן הפותח או השחקן השappleי, ותשחק כך שהיא תappleצח תמיד.

2NH 3 (g) 2NO 2 (g) N 2 (g) + 3H 2 (g) N 2 (g) + 2O 2 (g) 2 ΔH>0 ΔH>0 ΔH < 0 ΔH <0

s ק"מ קמ"ש מ - A A מ - מ - 5 p vp v=

בסל A רמת התועלת היא: ) - השקה: שיפוע קו תקציב=שיפוע עקומת אדישות. P x P y. U y P y A: 10>6 B: 9>7 A: 5>3 B: 4>3 C: 3=3 C: 8=8 תנאי שני : מגבלת התקציב

לחשיבות היחידות: מטוס שהתרסק בטרם סוף טיסתו עקב מילואו בדלק ביחידות של ק"ג ולא פאונדים Mars Climate Orbiter

1 סכום ישר של תת מרחבים

(ספר לימוד שאלון )

אלקטרומגנטיות אנליטית תירגול #2 סטטיקה

קבוע הגזים: משוואת המצב של גז אידיאלי: חוק זה מסכם 3 חוקים פשוטים יותר: חוק :Boyle עבור תהליך איזותרמי )T=const( אין שינוי של קבוע בולצמן:

הרצאה תרגילים סמינר תורת המספרים, סמסטר אביב פרופ' יעקב ורשבסקי

The No Arbitrage Theorem for Factor Models ג'רמי שיף - המחלקה למתמטיקה, אוניברסיטת בר-אילן

סיכום בנושא של דיפרנציאביליות ונגזרות כיווניות

אלגברה לינארית 1. המערכת הלא הומוגנית גם כן. יתרה מזאת כל פתרון של (A b) הוא מהצורה c + v כאשר v פתרון כלשהו של המערכת ההומוגנית

אטומים. n p. מול - מספר אבוגדרו 6.02x10 23 = N A חלקיקים. E n -Z 2 /n 2 (n ' > n) ΔE= Z 2 R(1/n 2-1/n '2 ) :(n ' = I.E.

משוואות דיפרנציאליות לינאריות הומוגניות עם מקדמים קבועים

Transcript:

קצב ריאקציות כימיות כימיה פיסיקלית 6967-4 ד"ר דני פורת Tel: -6586948 e-mil: porth@chem.ch.huji.c.il Rm: Los Angeles 3 Course oo: Physicl Chemistry P. Atins & J. de Pul (7 th ed) Course site: http://chem.ch.huji.c.il/surfce-sscher/griel/phys_chem.html http://chem.ch.huji.c.il/~porth/physicl_chemistry/ סיל בוס קור ס. תרמודינמיקה א- תכונות הגזים ב- החוק הראשון של התרמודינמיקה: מושגים ומנגנונים ג- החוק השני והשלישי: מושגים ומנגנונים ד- דיאגרמת פזות ה- שיווי משקל כימי. קינטיקה א- מולקולות בתנועה ב- קצב ראקציות כימיות ג- קינטיקה של ריאקציות מורכבות שעור מס 4 קצב ריאקציות כימיות קריאה מ לווה מומלצת: Atins 86-893 3.. קינטיקה כימית ניסיונית א- שיטות ניסיוניות ב- קצב ריאקציות ג- חוקי קצב אינטגרליים ד- ריאקציות בקרבת שיווי משקל ה- התלות בטמפרטורה של קצב ריאקציות הסבר חוקי הקצב א- ריאקציות אלמנטריות ב- ריאקציות אלמנטריות עוקבות ג- ריאקציות חד-מולקולריות

ריאקציות כימיות הסטוכיומטריה של הריאקציה ריאקציות משניות ריכוז המגיבים והתוצרים בציר הזמן תלות הקצב בטמפרטורה ושמירת יציבותה הטכניקות המשמשות למעקב אחר הריכוזים בריאקציה תלויות במרכיבים המעורבים ובקצב הריאקציה 4 מעקב אחר ה תק דמות הרי אקציה ע"י שינוי הלחץ כאשר אחד ממרכיבי הריאקציה הוא גז אזי לעיתים ניתן לעקוב אחר התקדמות הריאקציה ע"י מעקב אחר שינוי הלחץ (בנפח קבוע) דוגמא: מהו שינוי הלחץ בהתפרקות: N O 5 (g) 4NO (g)+o (g) נניח לחץ התחלתי 5 p N הופך ל- 5/ מול מולקולות גז O 5 כל מול של N מתפרק אזי: O 5 נניח שחלק α ממולקולות N O 5 NO O Totl n(+3/α) n(-α) αn ½αn כמות כאשר α הלחץ הוא p וכאשר הריאקציה מסתיימת, 5/p מעקב אחר ה תק דמות הרי אקציה בשיט ות אחרות ניתן לעקוב אחר התקדמות הריאקציה בשיטות נוספות: בליעה אופטית: ספקטרוסקופיית בליעה של אחד ממרכיבי הריאקציה למשל ברום ב: 6 H (g)+br (g) HBr(g) מוליכות: כאשר מספר היונים בתמיסה משתנה במהלך הריאקציה ניתן למדוד את המוליכות למשל + H ב: (CH 3 ) 3 CCl(q)+H O(l) (CH 3 ) 3 COH(q)+H + (q)+cl - (q) :ph כאשר יש שינוי בריכוז הפרוטונים ניתן שיטות נוספות: אחר שינוי ה- ph ספקטרוסקופית פליטה, מסות, כרומטוגרפיה, EPR,NMR

יישום ניסיוני של המעקב אנליזה בזמן אמת טכניקת הזרימה method) :(flow הרכב המערכת נבדק תוך כדי התקדמות הריאקציה המגיבים מוזרקים לתא ערבוב וזורמים דרך צינור מוצא תוך כדי התקדמות הריאקציה (דורש כמות מגיבים גדולה וזרימה מהירה) התקדמות הריאקציה נבחנת ע"י ביצוע ספקטרוסקופיה במרחקים שונים לאורך הצינור (שקול לזמנים שונים לאחר תחילת הריאקציה) 7 יישום ני סיו ני של ה מעק ב אנליזה בזמן אמת טכניקת עצירת הזרימה flow) :(stopped ערבוב מהיר של המגיבים בתא קטן, עצירת ההזרקה התקדמות הריאקציה נבחנת ע"י ביצוע ספקטרוסקופיה בזמנים שונים סדר של מילישניות עד שניות פוטוליזה photolysis) :(flsh איתחול ומעקב ריאקציה בעזרת לייזרים מהירים sec) ) - - 5-8 יישום ני סיו ני של ה מעק ב שיכוך כימי method) :(chemicl quench flow המגיבים מוזרקים לתא ערבוב כמו קודם אולם הריאקציה משוככת ע"י מגיב נוסף בשלבים שונים של התקדמות התערובת לאורך הצינור התקדמות הריאקציה נבחנת בנוחיות ללא לחץ זמן בשיטות שאינן בהכרח ספקטרוסקופיות השיטה מתאימה לריאקציות איטיות שיכוך על ידי הקפאה method) :(freeze quench הריאקציה משוככת תוך מילישניות על ידי קירור מהיר 9

קצבי ריאקצ יות הקצב של ריאקציות תלוי בהרכב ובטמפרטורה בריאקציה A+B 3C+D ריכוז מרכיב J הוא: [J] קצב הצריכה של מגיב R בזמן נתון הוא: -d[r]/ קצב היצירה של תוצר P בזמן נתון הוא: d[p]/ d d [ B ] d [C ] 3 d [ D ] קצבי ריאקציות ריבוי הקצבים הקשורים בריאקציה נמנע ע"י הגדרת קצב בריאקציה הומוגנית (פזה יחידה) נחלק בנפח ונקבל: הריאקציה, v, כקצב השינוי של מידת הריאקציה ζ dξ dn v J בריאקציה הטרוגנית פני השטח ונקבל: (שתי פזות ומעלה) נחלק בצפיפות v ν J d [ J ] ν J dσ J v ν J דוגמא קצב היצירה של NO בריאקציה (g) NOBr(g) NO(g)+Br הוא:.6 mmol/lsec ν NO + ν NOBr mmol v.8 L sec d [ NOBr ].6 mmol L sec קצב הצריכה של NOBr נתון הוא:.6 mmol/lsec

חוקי קצב וקבועי קצ ב לעיתים קצב הריאקציה יחסי לריכוזי המגיבים בחזקה כלשהי: הוא קבוע הקצב של הריאקציה אינו תלוי בריכוזים אך תלוי בטמפרטורה חוק הקצב v [ B ] הוא משוואה המבטאת את קצב הריאקציה בזמן נתון כפונקציה של ריכוזי כל המרכיבים המופיעים במשוואה הכימית של הריאקציה: vf([a],[b], ) עבור ריאקציה הומוגנית בגז ניתן להשתמש בלחצים החלקיים הקשורים לריכוזים המולריים: RT[A] p j 3 חוקי קצב וקבועי קצ ב חוק הקצב של ריאקציה נקבע באופן ניסיוני ובדר"כ לא ניתן לקבל אותו מהמשוואה הכימית של הריאקציה לדוגמא, לריאקציה הפשוטה: (g) Hr(g) H (g)+br יש חוק קצב מורכב: החוק יכול להיות מקרי או קשור במנגנון הריאקציה חוק קצב הריאקציה מאפשר, כאשר הוא וקבועי הקצב ידועים, לחזות את קצב הריאקציה על בסיס המרכיבים ואת הרכב התערובת בשלבים שונים של הריאקציה ולעיתים גם את מנגנון הריאקציה 4 [ H ][ Br ] v [ Br ] + [ HBr ] 3 חוקי קצב וקבועי קצ ב לעיתים קצב הריאקציה יחסי לריכוזי המגיבים בחזקה כלשהי: של סדר הריאקציה החזקה אליה מועלה הריכוז נקראת אותו מרכיב סדר הריאקציה יכול להיות מספר לא שלם: [B] v[a] ½ הסדר הכולל של הריאקציה הוא סכום סדרי הריאקציה של המרכיבים השונים חלק מהריאקציות ההטרוגניות הן מסדר אפס ואינן תלויות בריכוזי המגיבים: v יש ריאקציות שאין להן סדר כולל מוגדר 5 v [ B ]

קביעת חוק הקצב מרכיב "בידוד" לעיתים ניתן למצוא את חוק הקצב ע"י מסוים "בידוד" זה נעשה ע"י כך שכל שאר המרכיבים הם בעודף גדול וריכוזם בקירוב קבוע במהלך הריאקציה ניתן למדוד את קצב שינוי הריכוז של כל מרכיב "מבודד" בנפרד בדרך זו בידוד זה מוביל לחוק קצב "פסאודו סדר ראשון": v [ B ] 6 שיטת הקצב ים ה התחלתי ים שיטה זו מאפשרת למצוא, בשילוב עם השיטה הקודמת את הפרמטרים הרצויים הקצב נמדד בתחילת הריאקציה עבור מספר ריכוזים שונים נניח שהקצב עבור A מבודד הוא: v[a] אזי: log( v ) log( ) + log[ A ] שרטוט הקצבים עבור ריכוזים שונים לכל אחד ממרכיבי הריאקציה יאפשר לחלץ את ו- 7 חוקי קצב אינטגרליים חוקי הקצב של ריאקציות מסדר ראשון ניתנות לחישוב ע"י פתרון משוואות מהצורה: d פתרונן הוא מאחת הצורות (השקולות): ln t [ A] [ A] e t 8 אם ) ln([a]/[a] מסדר ראשון, אכספוננציאלית) משורטט כנגד t אזי, עבור ריאקציה נקבל ישר ששיפועו (דעיכה

d d נשנה צורת המשוואה: הוכחה פתרונן הוא מאחת הצורות (השקולות): t dx x ln x d ln t 9 דוגמא נסתכל בשינוי הלחץ החלקי באזומתאן ב- 6: K CH 3 N CH 3 (g) CH 3 CH 3 (g)+n (g) t [sec] 3 4 p [ - torr] 8. 5.7 3.99.78.94 בגז הלחצים החלקיים יחסיים לריכוזים ולכן: t [sec] 3 4 Ln(p/p ) -.36 -.7 -.8 -.44 משרטוט התוצאות נקבל: 3.6x -4 /sec מחצית החיים וקבועי זמן הוא t, / זמן מחצית החיים של ריאקציה מסדר ראשון, הזמן שבו [A] יורד למחצית ערכו המקורי: t ln ln ln.7 כלומר בריאקציה מסדר ראשון זמן מחצית החיים בלתי תלוי בריכוז המקורי אלא רק בקצב קבוע הזמן, τ, מערכו המקורי: הוא הזמן שבו הריכוז יורד ל- /e / e τ ln ln e t ln τ.7

ריאקציות מסדר שני חוקי הקצב של ריאקציות מסדר שני ניתנות לחישוב ע"י d פתרון משוואות מהצורה: [ A ] פתרונן הוא מאחת הצורות (השקולות): t רואים שאם בריאקציה מסדר שני נשרטט את [A]/ כנגד t אזי נקבל ישר ששיפועו, בעוד שהביטוי השני מאפשר לקבל את [A] בכל זמן לאחר תחילת הריאקציה [ A] [ A] + t[ A] 3 d [ A ] d הוכחה נשנה צורת המשוואה: פתרונן הוא מאחת הצורות (השקולות): t dx x x d t מחצית החיים זמן מחצית החיים של ריאקציה מסדר שני,,t / הוא הזמן שבו [A] יורד למחצית ערכו המקורי (הצבה :(tt / t כלומר בריאקציה מסדר שני זמן מחצית החיים תלוי גם בריכוז המקורי וגם בקצב כאשר הריכוז נמוך, זמן מחצית החיים ארוך "להיפטר" ממספר חומרים בעלי נזק סביבתי) (לכן קשה 4

ריאקציה נוספת מסדר שני ריאקציה נוספת מסדר שני, היא זו שהיא מסדר ראשון עבור שני מגיבים: כדי למצוא את הפרמטרים יש לדעת את הקשר הספציפי בין [A] ל- [B] לדוגמא כאשר: A+B P והריכוזים ההתחלתיים הם [A] [ B ] ו- [B] אזי: [ B ] ln ([ B ] )t פתרונות לסדרים נוספים בספר... 5 d [ A ][ B ] ריאקציות בקרבת שיווי משקל עד כה הזנחנו את הריאקציות ההפוכות אולם בקרבת שיווי משקל ריכוז התוצרים גדל ויש לקחת את כוון הריאקציה ההפוך בחשבון בדר"כ ריאקציות מתרחשות רחוק משיווי משקל 6 ריאקציות בקרבת שיווי משקל נבדוק את שינוי ההרכב עם הזמן בקרבת ש"מ כאשר שתי הריאקציות מסדר ראשון: A B B A v[a] v [B] הריכוז של A מוקטן ע"י הריאקציה קדימה ומוגדל ע"י הריאקציה ההפוכה, כך שהשינוי נטו הוא: d + [ B ] 7

ריאקציות בקרבת שיווי משקל אם הריכוז ההתחלתי של A הוא [A] ואין B אזי תמיד מתקיים [A]+[B][A] ולכן: d [ A] [ A] + ([ A] [ A]) ( + )[ A] + [ A ] [ A] A] eq + [ + e [ A] + הפתרון הוא: ( + )t [ A] ב: t הריכוזים בש"מ: [A] [ B] eq [A] [A] + 8 התלות בט מ פרטורה ש ל קצבי ריאקצ יה קבועי הקצב של רוב הריאקציות גדלים עם הטמפרטורה עבור ריאקציות רבות שרטוט לוגריתמי של קצב הריאקציה כנגד T/ נותן התנהגות ליניארית 9 משוואת ארניוס: E ln lna Ae RT E RT - A קבוע התדירות - אנרגית האקטיבציה ל- /T (ln שיפוע (דרך E הקשר בין מראה שאנרגית אקטיבציה גבוהה מצביעה על תלות חזקה יותר של קבוע הקצב בטמפרטורה E דוגמא: חישוב מקדמי ארניוס קצב הפירוק של אצטאלדהיד CHO) (CH 3 עם הטמפרטורה: T [K] 7 73 76 79 8 84 9 [L/molsec]..35.5.343.789.7. 45. נתאים למשוואת ארניוס: K/T.43.37.3.7.3.9.. ln [L/molsec] -4.5-3.35 -.5 -.7 -.4.77 3. 4.98 השיפוע - -.7x החיתוך 7.7 E (.7x 4 K)x(8.3 J/Kmol)89 J/mol Ae 7.7 L/molsec.x L/molsec 3

התלות בט מ פרטורה ש ל קצבי ריאקצ יה הקצב של ריאקציה שבה E בלתי תלוי בטמפרטורה בריאקציות מסוימות אנרגית האקטיבציה שלילית, כלומר קצב הריאקציה יורד כאשר הטמפרטורה עולה זהו סימן לריאקציה מורכבת לעיתים התלות בטמפרטורה סוטה מחוק ארניוס (קו לא ליניארי) במקרים אלו ניתן להגדיר את אנרגית האקטיבציה ע"י: d ln E RT dt 3 מש מ עות הפ רמטר ים ניתן לקבל את פרמטרי ארניוס מהניסוי ולהשתמש בהם לחישוב השפעת הטמפרטורה על קבועי הקצב E אנרגית האקטיבציה: RT הריאקציה מתחילה במפגש מולקולות Ae A ו- B המוביל לעיוותים והחלפת אטומים קואורדינטת הריאקציה: אוסף התנועות, שינויי המרחק הבין- אטומי וזוויות הקשר המעורבים ישירות ביצירת תוצרים מהמגיבים הקומפלקס המשופעל: complex) (ctivted האנרגיה הפוטנציאלית עולה למכסימום ואוסף האטומים הרלוונטי נקרא הקומפלקס המשופעל 3 33 שינוי האנרגיה: מש מ עות הפ רמטר ים לאחר המכסימום האטומים מתארגנים מחדש והאנרגיה יורדת לערך אופיני לתוצרים מצב המעבר: stte) (trnsition השיא באנרגיה הוא אנרגית האקטיבציה,,E והמצב באנרגיה זו נקרא מצב המעבר חלק מהמולקולות המגיעות לשיא חוזר למצב המגיבים אנרגית האקטיבציה היא האנרגיה הקינטית המינימלית למגיבים כדי ליצור תוצרים Ae E RT

Ae E RT הגורם האכספוננציאלי: ריאקציה ב ג ז רק חלק זעיר ממולקולות הגז הן בעלות אנרגיה מספקת כדי להגיב ולהשתתף בריאקציה (מספרן נתון ע"י התפלגות בולצמן) כלומר הפרמטר האכספוננציאלי קובע את חלק ההתנגשויות שיש בהן אנרגיה קינטית מספקת כדי להוביל לריאקציה הגורם הפרה-אכספוננציאלי: זהו המדד לתדירות ההתנגשויות מכפלת גורם זה והאכספוננט מוביל למספר ההתנגשויות ה"מוצלחות" 34 35 רוב הריאקציות הן סדרה של ריאקציות אלמנטריות, שבכל אחת מהן מעורב מספר קטן של מולקולות או יונים דוגמא: ריאקציות אלמנטר יות H + Br HBr + Br בריאקציה זו אטום מימן תוקף מולקולת ברום ונוצרים מולקולת HBr ואטום Br המולקולריות של ריאקציה אלמנטרית היא מספר המולקולות המגיבות בריאקציה אלמנטרית בריאקציה חד-מולקולרית מולקולה יחידה מתארגנת מחדש כמו באיור ריאקציות אלמנטר יות מתנגשות מולקולות שתי בי-מולקולרית בריאקציה קבוצות אטומים או עוברות אטומים, ומחליפות אנרגיה, שינוי כלשהו מולקולריות מתייחסת לריאקציה אלמנטרית הריאקציה הוא גודל הקשור לחוק הקצב בעוד שסדר חוק הקצב של ריאקציה חד-מולקולרית אלמנטרית הוא מסדר ראשון במגיבים: d A P : P מייצג את התוצרים (אחד או יותר) ריאקציה חד-מולקולרית אלמנטרית היא מסדר ראשון כי מספר מולקולות A הדועכות בזמן קצר יחסי למספר המולקולות הפנויות לדעיכה, כלומר לריכוז המולרי [A] 36

ריאקציה בי-מולקולרית היא מסדר שני כי הקצב שלה יחסי למספר ההתנגשויות בין המגיבים, כלומר לריכוזיהם אם ידוע שריאקציה היא תהליך בי-מולקולרי בשלב אחד אזי ניתן לכתוב את חוק הקצב ריאקציה שהיא תהליך בי-מולקולרי אלמנטרי היא בעלת קינטיקה מסדר שני ועשויה להיות מורכבת ולחייב מחקר מעמיק להבנת המנגנון שלה 37 ריאקציות אלמנטר יות A + B d P : [ B ] דוגמא: + CH 3CH O CH 3OCH CH + I CH 3I 3 v [ CH 3I ][ CH 3CH O ] ריאקציות אלמנטריות עוקבות: התפתחות הריכוזים ריאקציות מסוימות מתבצעות ע"י שלב ביניים: A הקצב של התפרקות חד-מולקולרית של A הוא: אם A אינו מתחדש ונוצר שלב ביניים I (בקצב [A] ) הדועך ) אזי קצב יצירת I יהיה: לתוצר P (בקצב [I] d [ I ] I d P [ I ] 38 ריאקציות אלמנטריות עוקבות: התפתחות הריכוזים 39 התוצר P ייווצר מדעיכה חד-מולקולרית של I: d [ P ] [ I ] [A] והוא מתפתח באופן: בתחילה רק A קיים וריכוזו d [ I ] + [ I ] :([I] מהצבת הפתרון ורה-אירגון נקבל ( e t e t t t [ I ] ( e e )

ריאקציות אלמנטריות עוקבות: התפתחות הריכוזים בכל השלבים: [A]+[I]+[P] [A] ולכן: e e t t הריכוז של A דועך מ- [A] לאפס הריכוז של I עולה למכסימום ודועך הריכוז של P עולה מאפס ל- [A] [ P ] + 4 השל ב קוב ע הקצב אם: >> אזי כל מולקולה I שנוצרת דועכת מייד ל- P כי: t >> e והמשוואה ל- P מצטמצמת ל: e t t [ P ] ( e )[ A ] I 4 כלומר יצירת P רק בקצב האיטי יותר, ולא בהפיכתו ל- P השלב A I נקרא השלב קובע הקצב כלומר יצירת השל ב קוב ע הקצב השלב A I הוא האיטי ביותר, שולט בקצב הריאקציה ואין לו "שלב עוקף" קצב הריאקציה דומה לשלב זה שכן שאר השלבים מהירים בהרבה שלב זה הוא בעל אנרגית האקטיבציה הגבוהה ביותר השלב קובע הקצב יכול לנבוע גם מריכוז נמוך של מגיב חיוני (שאינו מתייחס בהכרח לאנרגית אקטיבציה גבוהה 4

ככל שמספר השלבים גדל גם הסיבוך המתמתי גדל... פתרון אפשרי אחד הוא שיטות נומריות פתרון אחר הוא שימוש בקירוב המצב העמיד שבו מניחים שלאחר זמן אינקובציה מסוים, ריכוז מצבי הביניים זניח: 43 קירוב ה מצב הע מי ד d [ I ] מהצבה נקבל: d [ I ] [ I ] [A] [I] d [ P ] [ I ] כלומר P נוצר עם הקבוע קובע הקצב t t t [ P ] e ( e ) נניח תהליך מורכב יותר שבו מצב הביניים I בש"מ עם המגיבים: 44 (pre-equilirium) A + B הקצב יצירת I ודעיכתו חזרה גבוהים בהרבה מיצירת P: [ I ] K [ B ], >> I מהנחת ש"מ בין I ל- A,B נקבל: קדם שיווי משקל d [ P ] [ I ] [ B ] P K [ A][ B ] [ B ] ריאקציות חד-מולקולריות ומנגנון לי נדמ ן-הינשלווד ריאקציות רבות בפזה הגזית הן מסדר ראשון אולם האנרגיה לריאקציות אלו מתקבלת מהתנגשויות דו- גופיות, שהן בעקרון בי-מולקולריות פשוטות (מסדר שני)??? ההסבר נעוץ בשלב סופי חד-מולקולרי קובע קצב של דעיכה לתוצר המנגנון המוצלח הראשון שהוצע להסבר הריאקציות החד-מולקולריות ניתן ע"י לינדמן והינשלווד 45

46 מולקולה A מתנגשת ב- A אחרת ומעוררת אותה אנרגטית המולקולה יכולה לאבד את האנרגיה ע"י התנגשות נוספת עם A אחרת לחילופין, מנגנון לינדמן-הינשלווד (9) d [ A*] A + A A * + A : A + A* A + d [ A*] A : המולקולה המעוררת יכולה להתפרק לתוצרים בתהליך חד-מולקולרי A* d [ A*] P : [ A*] [ A*] אם השלב החד-מולקולרי איטי מספיק כדי להיות קובע קצב אזי לריאקציה כולה קינטיקה מסדר ראשון נדגים זאת ע"י קירוב המצב העמיד למצב הביניים המעורר :A* d [ A*] [ A*] [ A*] פתרון המשוואה הוא: מנגנון לינדמן-הינשלווד A*] + [ 47 d [ P ] [ A*] + זו עדיין משוואה מסדר שני מנגנון לינדמן-הינשלווד אם קצב ההתנגשויות בהן אובדת אנרגיה גדול בהרבה מזה של הדעיכה החד-מולקולרית לתוצרים כלומר: [ A*][ A ] [ A*] או << ולכן ניתן להזניח את במכנה של: d [ P ] [ A*] d [ P ] + >> ולקבל משוואה מסדר ראשון: 48

מנגנון לינדמן-הינשלווד ניתן לבחון את המנגנון שכן הוא חוזה שכאשר ריכוז A (ואיתו הלחץ החלקי של A) קטן, הריאקציה הופכת לסדר שני d [ P ] << הסיבה הפיסיקלית לשינוי היא שבלחצים נמוכים השלב קובע הקצב הוא היצירה הבי-מולקולרית של *A: נכתוב את הפתרון באופן: d [ P ] + [ A ] + 49 d [ P ] מנגנון לינדמן-הינשלווד + [ A ] + ניתן לכתוב את הביטוי לקבוע הקצב האפקטיבי: + הצורה הכללית של הגרף ההתאמה לתחזית אולם יש סטייה בפרטים ובערכים המספריים 5 אנרגית האקטיבצי ה של ריאקציה מורכבת הקצב של כל שלב בריאקציה מורכבת עשוי לציית לחוק ארניוס אולם הריאקציה כולה מתנהגת באופן מורכב יותר ( A E ( ) E ( ) RT RT e )( Ae E ( ) RT ( Ae ) כלומר לקבוע הקצב הכולל יש התנהגות ארניוס: E ( ) + E ( ) E ( ) ) A A A e ( E ( ) + E ( ) E ( )) RT כאשר () E ()+E ()>E עם הטמפרטורה אזי גדל 5 E אזי קטן ()+E ()<E כאשר () עם הטמפרטורה

סיל בוס קור ס 5. תרמודינמיקה א- תכונות הגזים ב- החוק הראשון של התרמודינמיקה: מושגים ומנגנונים ג- החוק השני והשלישי: מושגים ומנגנונים ד- דיאגרמת פזות ה- שיווי משקל כימי. קינטיקה א- מולקולות בתנועה ב- קצב ראקציות כימיות ג- קינטיקה של ריאקציות מורכבות