1 / 34

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

CH12. Chemická kinetika Mgr. Aleš Chupáč , RNDr. Yvona Pufferová Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o. Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

armand
Download Presentation

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. CH12. Chemická kinetikaMgr. Aleš Chupáč, RNDr. YvonaPufferováGymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o. Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. • Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“

  2. Reakční kinetika zabývá se studiem průběhu chemických reakcí • sleduje reakční rychlost (rychlost přeměny reaktantů na produkty) • sleduje její závislost na faktorech, které reakční rychlost ovlivňují (koncentrace, teplota, tlak, skupenství, katalyzátory, velikost styčných ploch…..)

  3. Rozdělení reakcí • 1. izolované– probíhají v soustavě samy • 2.simultánní - probíhají v soustavě současně a) zvratné A B ve stejném okamžiku vznikají z reaktantů produkty a z produktů reaktanty C A + B  D b) paralelní A + B D A + C  E společné  reaktanty, různé produkty ( alespoň z části) c) následné A  B  C produkt se stává reaktantem následující reakce

  4. Teorie reakční kinetiky • srážková teorie (kinetická teorie) • teorie aktivovaného komplexu (teorie absolutních reakčních rychlostí)

  5. Srážková teorie = předpoklady • tzv. účinná(efektivní) srážka: • a) vhodná prostorová orientace • b) dostatečná kinetická energie (minimální energie, kterou musí mít částice, aby došlo k účinné srážce) = aktivační energie EA (kJ/mol) EA = nejmenší energie potřebná k rozbití vazby • c) vhodné pH

  6. Prostorová orientace molekul Účinná (efektivní) srážka N O C O O CO + NO2 CO2 + NO Neúčinná (neefektivní) srážka O O C N O obr.č. 1 Prostorová orientace molekul

  7. Vliv teploty • s růstem teploty se zvyšuje počet molekul, jejichž energie dosahuje EA urychlí se průběh reakce • snížením teploty  opak obr.č.2 Vliv teploty na počet molekul, které se účastní reakce

  8. Reakční teplo ∆H = EA – EA´ EA Aktivační energie reakce přímé EA´Aktivační energie reakce zpětné E kJ/mol EA EA´ H Reakční koordináta Molekuly výchozích látek Molekuly produktů Průběh reakce obr. č. 3 Změna energie soustavy v průběhu chemické reakce (exotermní)

  9. Teorie aktivovaného komplexu • aktivní srážka • při postupném přibližování molekul se současně: • oslabují původní vazby v molekulách reaktantů (energie se spotřebovává) • začínají se vytvářet vazby nové (energie se uvolňuje) • vzniká tak nový nestálý celek…aktivovaný komplex (AK) obr. č. 4 Vznik aktivovaného komplexu

  10. Rovnice a schéma • Rovnice: A2 + B2A2B2* 2AB • Schéma: A B A B A – B  +  :: A B A B A – B • Příklad: H2 + I2H2I2* 2 HI obr. č. 5 Vznik aktivovaného komplexu

  11. Reaktanty Reakce Produkty EA = EAK – EREAKTANTŮ E EA (Srážková teorie) Aktivační energie nutná k vytvoření AK -mnohem nižší hodnota než energie potřebná k úplnému rozštěpení vazeb výchozích látek A B : : A B EA(AK) A2 + B2 ∆H 2AB Reakční koordináta ∆H (reakční teplo) je v obou teoriích stejné-nezávisí na cestě obr. č. 6 Graf rozdílných hodnot aktivační energie podle srážkové teorie a teorie AK

  12. Reakční rychlost (rychlost chemické reakce) je definována jako: časový úbytek molární koncentrace některého z reaktantů, nebo časový přírůstek molární koncentrace některého z produktů, dělených jeho stechiometrickým koeficientem jednotka: mol.dm–3.s–1 aA + bB (reaktanty) ↔ cC + dD (produkty) Molární koncentrace: -Δ[A] -Δ[B] Δ[C] Δ[D] nA … látkové množství V … objem, v němž je látka rozpuštěná v = = = = a.Δt b.Δt c.Δt d.Δt

  13. Úkol • Na základě uvedené rovnice zapiš: Cr2O3 + 3 H2 2 Cr + 3 H2O • reakční rychlost reakce přímé pro H2 • reakční rychlost reakce zpětné pro Cr2O3 • reakční rychlost reakce přímé pro Cr • reakční rychlost reakce zpětné pro H2O

  14. Faktory ovlivňující rychlost chemické reakce • koncentrace • teplota • skupenství • reakční mechanismus • tlak • velikost povrchu • katalyzátory

  15. Vliv koncentrace • 1. ZÁKON CHEMICKÉ KINETIKY: rychlost chemické reakce je přímo úměrná součinu molárních koncentrací reagujících (výchozích) látek aA + bBcC + Dd • kinetická rovnice: v1 = k1·[A]a ·[B]b = k . cAa . cBb v2= k2·[C]c ·[D]d • k = konstanta úměrnosti, je závislá na teplotě, nazývá se rychlostní konstanta

  16. Vliv koncentrace aA + bBcC + Dd • kinetická rovnice: v1 = k1·[A]a ·[B]b = k . cAa . cBb v2= k2·[C]c ·[D]d • a,b…stechiometrické koeficienty • a + b …celkový řád reakce = molekularita • Zvýšením koncentrace reaktantů se zvýší rychlost reakce

  17. Úkol • Zapiš kinetickou rovnici pro syntézu MgO z prvků. • 2Mg + O2 2MgO • v = k . Mg2 . O21 = k . c Mg2 . cO21

  18. Molekularita reakce • číslo, které udává počet částic, které se musí srazit, má-li dojít k chemické reakci • nejběžnější jsou reakce bimolekulární (A+B), jsou i monomolekulární, trimolekulární jsou už jen výjimkou

  19. Molekularita reakce • , … exponenty molárních koncentrací příslušných výchozích látek • jejich hodnoty se pro danou reakci určují experimentálně • v těch nejjednodušších případech se někdy rovnají stechiometrickým koeficientům daných látek (a,b) • r … řád reakce r =  +  např. pokud  +  = 1 reakce prvního řádu

  20. Úkol 1 – vliv koncentrace Na internetové stránce http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=_7qpolD2Jqk&feature=endscreen si prohlédni uvedené video, příslušné reakce zapiš chemickými rovnicemi a vysvětli vznik různých produktů.

  21. Vliv teploty • 2. ZÁKON CHEMICKÉ KINETIKY • van´t Hoffovo pravidlo: • zvýšením teploty o 10° C se reakční rychlost u většiny reakcí zvýší 2x až 4x obr. č. 7 JacobusHenricus van't Hoff nizozemský chemik.

  22. Vliv teploty • Arrheniova rovnice vyjadřuje závislost rychlostní konstanty na teplotě k = A. e –EA/RT A – rychlostní konstanta, předexponenciální faktor EA – aktivační energie (J) R– univerzálníplynová konstanta, R = 8, 314 J/ K. mol T – absolutní teplota (K) e – základ přirozeného logaritmu, e = 2,718 • S  rostoucí teplotou se hodnota rychlostní konstanty zvyšuje, a tím roste i rychlost reakce obr.č.8 SvanteAugust Arrhenius švédský fyzik a chemik

  23. Úkol 2 – vliv teploty Zhlédni video na internetové stránce http://www.youtube.com/watch?v=rAL83xoH-fc popiš vlastními slovy průběh reakce a vliv daného faktoru.

  24. Vliv reakčního mechanismu • probíhá– li reakce pomocí dílčích reakcí, pak výsledná rychlost závisí na nejpomalejší z nich • nejrychleji reagují plyny • nejpomaleji pevné látky Vliv skupenství Vliv skupenství

  25. Vliv tlaku • uplatňuje se u reakcí v plynné fázi, ↑p↓V↑koncentrace; • stavová rovnice plynů:p.V = n.R.T • uplatňuje se u heterogenních reakcí pV = konst. Velikost povrchu

  26. Úkol 3 – specifický povrch Vyhledej a zhlédni na internetových stránkách http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=-oaFN-y6zt4&feature=endscreen video a popiš svými slovy průběh reakce.

  27. Vliv katalyzátorů katalyzátor • látka, která ovlivňuje rychlost chemické reakce (zkracují n. prodlužuje čas k dosažení chemické rovnováhy) • sama se chemickou reakcí nemění • snižuje nebo zvyšuje EA • účastní se tvorby aktivovaného komplexu • reakční teplo ( ΔH) katalyzované i nekatalyzované reakce je stejné

  28. Vliv katalyzátorů S katalyzátorem (K) Bez katalyzátoru A + K → A K A A + B → B Energie Energie AK + B → A B + K A…..B A…..K EA K…..A…..B EA1 EA2 EVL EVL A + K ΔH A + B ΔH A – K EP EP A – B + K A – B Reakční koordináta Reakční koordináta obr.č.9 Porovnání katalyzované a nekatalyzované reakce

  29. Vliv katalyzátorů obr.č.10 Působení katalyzátorů

  30. Úkol 4 – vliv katalyzátoru S pomocí internetových stránek http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&NR=1&v=rGP1AWacDxY zhlédni video a popiš průběh pokusu vlastními slovy.

  31. Dělení katalyzátorů I • pozitivní = snižují EA, reakční rychlost zvyšují • negativní (inhibitory): • stabilizátory = reagují s meziprodukty řetězových reakcí a tím řetězovou reakci zastaví - katalytické jedy = zabraňují působení katalyzátorů (např. organické sloučeniny obsahující síru)

  32. Dělení katalyzátorů II • homogenní= reaktanty i katalyzátor jsou ve stejné fázi a tvoří spolu směs často kyseliny a zásady…tzv. acidobazická katalýza • autokatalýza = reakce katalyzovaná některým z meziproduktů reakce • selektivní katalyzátor = vysoce specifický, vede reakci určitým směrem (např. biokatalyzátory - enzymy) • heterogenní= katalyzátor je pevná fáze s velkým povrchem (Pt, Raneyův nikl) reaktanty jsou plyny n. kapaliny reakce probíhá na povrchu katalyzátoru = kontaktní katalýza

  33. Použité informační zdroje Obrázky obrázek nebo animace č.[1,3,6,9] – autor Yvona Pufferová [1] [online]. [cit. 2012-10 -24]. Dostupné z http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/64/Alfred_Werner.jpg [2] MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie: Pro čtyřletá gymnázia. Třetí opravené vydání. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2002, s. 99. ISBN 80-7182-055-5. [4] [online]. [cit. 2012-10-24]. Dostupné z http://projektalfa.ic.cz/akt.htm [5] [online]. [cit. 2012-10-24]. Dostupné z http://chemie-obecna.blogspot.cz/2011/08/rychlost-chemicke-reakce-aktivacni.html [7] [online]. [cit. 2012-10-24]. Dostupné z http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Vant_Hoff.jpg [8] [online]. [cit. 2012-10-24]. Dostupné z http://cs.wikipedia.org/wiki/Svante_Arrhenius [10] [online]. [cit. 2012-10-24]. Dostupné z http://leccos.com/index.php/clanky/katalyzator Literatura MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Chemie pro čtyřletá gymnázia. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2002. ISBN 80-7182-055-5. BENEŠOVÁ, Marika a Hana SATRAPOVÁ. Odmaturuj z chemie. Brno: Didaktis, 2002. ISBN 80-86285-56-1.

  34. Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

More Related