קינטיקה

1. קינטיקה רותי שטנגר, 2010 (גרסה מותאמת)

2. קינטיקה (Kinetics) - ענף בכימיה פיזיקלית שעוסק בחקר קצב התרחשותן של תגובות כימיות 2

3. מהו קצב תגובה? את קצב התגובה מודדים בצורה אמפירית (ע"י ניסויים במעבדה). 3

4. השינוי בריכוז C הזמן שעבר נתונה התגובה A  C כיצד מחשבים את קצב יצירת התוצרC? ניתן לחשב זאת בעזרת הנוסחה: 4

5. השינוי בריכוז A הזמן שעבר נתונה שוב התגובה A  C כיצד מחשבים את קצב היעלמות המגיבA? ניתן לחשב זאת בעזרת הנוסחה: 5

6. תוצר ריכוז מגיב זמן עבור מגיב בתגובה השינוי בריכוז הוא שלילי, שכן ריכוז המגיב יורד עם הזמן (המגיב נעלם). לכן קצב היעלמות המגיב הוא מספר שלילי. עבור תוצר בתגובה, השינוי בריכוז הוא חיובי, שכן ריכוז התוצר עולה עם הזמן (התוצר נוצר). לכן קצב היווצרות התוצר הוא מספר חיובי. 6

7. חישוב קצב תגובה קצב היווצרות תוצר או קצב היעלמות מגיב מתייחסים לחומר אחד בלבד. קצב התגובה מחושב עבור תגובה מסוימת ולא עבור חומר מסוים. בדרך כלל מודדים את קצב התגובה בהתחלת הניסוי. קצב התגובה נמדד ביחידות של ריכוז מולרי ליחידת זמן- בד"כ לשנייה: M/sec( או ( M/s. את קצב התגובה ניתן לחשב ע"י השינוי בריכוז של אחד החומרים המשתתפים בתגובה ביחידת זמן. דוגמה: נתונה התגובה A  C ניתן לחשב את קצב התגובה ע"פ קצב ההיווצרות של התוצר C, או ע"פ קצב ההיעלמות של המגיב A. 7

8. קצב תגובה = כדי שלא נקבל עבור אותה תגובה גם קצב תגובה חיובי וגם קצב תגובה שלילי (תלוי אחר ריכוז איזה חומר עוקבים), כאשר מחשבים את קצב התגובה ע"פ שינוי בריכוז מגיב מוסיפים סימן שלילי לפני הביטוי. מכאן, שקצב התגובה יהיה תמיד מספר חיובי. 8

9. במקרה זה, עבור התגובה CA, ניתן לחשב את קצב התגובה ע"פ: או ע"פ: קצב תגובה = קצב תגובה = 9

10. בדיוק כמו שבמפעל ארטיקים ניתן למדוד את קצב הייצור ע"פ מספר הארטיקים שמיוצרים ביום, או ע"פ כמות החלב שנצרכת ביום. 10

11. לפניכם נתונים על שינוי בריכוז החומר C6H5N2Cl בתגובה מסוימת עם הזמן: א. האם C6H5N2Clהוא מגיב או תוצר בתגובה? ב. חשבו את קצב השינוי בריכוז C6H5N2Cl בראשית התגובה. 11

12. קצב התגובה = = = בתגובות שבהן המקדמים הסטויכיומטריים שונים מ-1 יש להתחשב במקדמים כשמחשבים קצב תגובה. דוגמה: נתונה התגובה כיצד נחשב את קצב התגובה ע"פ כל אחד מהמגיבים או התוצרים? 12

13. קצב התגובה = = = = ובצורה כללית, עבור התגובה: aA + bB → pP + qQ קצב התגובה יחושב כך: •                                                      , 13

14. שימו : קצב התגובה יכול להימדד גם ביחידות אחרות, תלוי אחר איזו תכונה אנו עוקבים: בד"כ נעסוק בשאלות שבהן עוקבים אחרי שינוי בריכוז. 14

15. תרגול: נתונה התגובה: מהו ההיגד הנכון? א. ריכוזי כל החומרים משתנים באותו קצב ב. קצב ההיווצרות של HClשווה לקצב ההיווצרות של I2 ג. קצב ההיעלמות של ICl שווה לקצב ההיעלמות של H2 ד. קצב ההיווצרות של HCl גדול פי שניים מקצב ההיווצרות של I2 H2(g) + 2 ICl(g) --> I2(g) + 2 HCl(g) 15

16. תרגול: רשמו את הנוסחה לחישוב קצב התגובה ע"פ כל אחד מהמגיבים והתוצרים בתגובה הבאה: 16

17. תרגול: • נתונה התגובה N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g) . • קצב ההיווצרות של האמוניה הוא M/s9.0 x 10–4 . • חשבו את קצב ההיעלמות של החנקן. • חשבו את קצב ההיעלמות של המימן. • חשבו את קצב התגובה. • תרגול: • ב- 30oC, 25 מ"ל של מלבין התפרקו ויצרו 50 מ"ל גז חמצן במשך 80 שניות. • קצב ההיווצרות של החמצן ניתן ע"י: a. 50.0 mL/80s b. 50.0 mL/30oC c. 25.0 mL/80s d. 25.0 mL/30oC 17

18. תרגול: נתונה התגובה הבאה (כל החומרים הם גזים): עקבו אחר ריכוז החמצן שנוצר במשך זמן מסויים. לפניכם הנתונים שנאספו: חשבו את קצב התגובה לאחר כל מדידה. האם קצב התגובה נשאר קבוע במהלך התגובה? מדוע? נמקו תוך התבססות על הרמה המיקרוסקופית. 18

19. ריכוז O2 סופי (M ) ריכוז O2 התחלתי ( M) זמן סופי (s) זמן התח-לתי ממוצע החישובים: , http://www.tutorvista.com/content/chemistry/chemistry-iv/chemical-kinetics/average-rate-reaction.php 19

20. תרגול: עבור התגובה A + 3B  2C, קצב התגובה נתון ע"י הביטוי Δ[A] / Δt-, וכן ע" הביטוי: a. Δ[B] / Δt b. -(1/3) Δ[B] /Δt c. -(1/2) Δ[C] / Δt d. Δ[C] /Δt 20

21. תרגול: נתונה התגובה 2CaCrO4(s) + 2H3O+(aq) 2Ca2+(aq) + 3H2O(l) + Cr2O72-(aq) (כתום) ניתן לקבוע את קצב התגובה, ע"י מעקב אחרי: א. שינוי במסת כלי התגובה נכון/ לא נכון ב. שינוי בצבע התמיסה נכון/ לא נכון ג. שינוי ב- pH התמיסה נכון/ לא נכון ד. שינוי בלחץ בכלי התגובה נכון/ לא נכון פתרו את אותה השאלה לגבי התגובה הבאה, המתרחשת בכלי פתוח: MgCO3(s) + 2H3O+(aq) Mg+2 (aq)+ 3H2O(l) + CO2(g) 21

22. שימו : את קצב התגובה ניתן לחשב הן ע"פ מעקב אחר קצב היעלמות אחד המגיבים או קצב היווצרות אחד התוצרים (תוך התחשבות במקדמים הסטויכיומטריים) להזכירכם – קיים קשר הדוק בין ריכוז המגיבים וקצב היעלמות מגיב (או היווצרות תוצר). הסבירו קשר זה ברמה המיקרוסקופית בעזרת תורת ההתנגשויות ((Collision Theory. 30