KINETIKA CHEMICKÝCH REAKCÍ OBECNÁ CHEMIE KINETIKA CHEMICKÝCH REAKCÍ Ing. Alena Hejtmánková, CSc. Katedra chemie Agronomická fakulta ČZU Praha © Praha, 2003

DEFINICE, ZÁKLADNÍ POJMY Chemická kinetika studuje časový průběh chemických reakcí mechanismus děje a jeho rychlost Typy chemických reakcí simultánní C B A + D řetězové vratné izolované následné bočné C .... B Obecná chemie. Kinetika.

REAKČNÍ RYCHLOST /1 [ ] [ ] P A t v D - = P A P2 P1 t2 v = - t1 A2 A1 změna látkového množství (koncentrace) látky za jednotku času P A t v D - = [ P ] A [ P2 ] P1 t2 v = - t1 A2 A1 Obecná chemie. Kinetika.

REAKČNÍ RYCHLOST /2 2 5 O NO 4 N + Obecná chemie. Kinetika.

REAKČNÍ RYCHLOST /3 D d C c B b A a + v dt dn a 1 - = b c d [B] [A] k β α [B] [A] k v = k – rychlostní konstanta, [k] = (mol.l1)1x s1 x – řád reakce, x = a + b molekularita reakce Obecná chemie. Kinetika.

REAKČNÍ RYCHLOST /4 P A B + [B] [A] k v = e k = Reakční rychlost ovlivňuje koncentrace reagujících látek P A B + β α [B] [A] k v = teplota zvýšení o 10 ºC  zvýšení rychlosti reakce 2−4krát teplotní koeficient reakce Arrheniova rovnice / RT -E A e k = pravděpodobnost srážky A  frekvenční faktor EA  aktivační energie vhodná orientace Obecná chemie. Kinetika.

SRÁŽKOVÁ TEORIE REAKČNÍ RYCHLOSTI P2 < P3 Rychlost částic Počet molekul T1 < T2 < T3 T1 T2 T3 Reakční koordináta Energie EA A+B AB [A...B] Obecná chemie. Kinetika.

TEORIE AKTIVOVANÉHO KOMPLEXU B AB 2 B A + Obecná chemie. Kinetika.

VLIV KATALYZÁTORU AB B A ® + 1. [KA] A K ® + 1. AB B 2. EA A+B AB Reakční koordináta Energie EA A+B AB [A...B] Reakční koordináta Energie EA2 [K...A] [K...A...B] A+B AB EA1 Obecná chemie. Kinetika.

KATALYZÁTORY Katalyzátory homogenní heterogenní Autokatalýza  katalyzátorem je produkt reakce Selektivita katalyzátorů  enzymy Negativní katalyzátory  inhibitory (stabilizátory a katalytické jedy) Obecná chemie. Kinetika.

ROZSAH REAKČNÍCH RYCHLOSTÍ u následných reakcí je rychlost určujícím krokem nejpomalejší reakce Obecná chemie. Kinetika.

STAV CHEMICKÉ ROVNOVÁHY D d C c B b A a + Čas Reakční rychlost v1 v2 b a 1 [B] [A] k v = d c 2 [D] [C] k v = K [B] [A] [D] [C] k b a d c 2 1 = K = rovnovážná konstanta Obecná chemie. Chemická rovnováha.

STUPEŇ PŘEMĚNY [A] α - = 1 0, α Î K < 105 K  (105  10+5) posun vlevo rovnováha posun vpravo stupeň přeměny (konverze) klíčové složky podíl zreagovaného množství výchozí složky [A] α r - = 1 0, α Î klíčová složka  složka, která se vyčerpává v reakci nejrychleji Obecná chemie. Chemická rovnováha.

POSUN CHEMICKÉ ROVNOVÁHY /1 Le Chatelierův princip (akce a reakce) změna koncentrace přebytek výchozí složky odstraňování produktu posun rovnováhy doprava (k reakčním produktům) K [B] [A] [D] [C] b a d c = Obecná chemie. Chemická rovnováha.

POSUN CHEMICKÉ ROVNOVÁHY /2 změna vnějšího tlaku (při změně počtu molů v plynné fázi) N + 3 H 2 NH 2 2 3 4 moly 2 moly pokles tlaku Počet molů Vnější tlak Posun rovnováhy zvyšuje se zvýšení snížení snižuje se Obecná chemie. Chemická rovnováha.

POSUN CHEMICKÉ ROVNOVÁHY /3 změna teploty K = f (T) A + B C Reakce Teplota Posun rovnováhy exotermní zvýšení snížení endotermní Obecná chemie. Chemická rovnováha.

KONEC