A kémiai reakció sebessége

R EAKCIÓKINETIKA

A kémiai reakciók sebessége

1

• A kémiai reakció sebessége

• Reakció mechanizmusa

2

Reakció

A kémiai reakció sebessége

   

   



A d A dc

v t dt dt

A

3

A reakció sebessége és a sztöchiometria

       

 

    

  



1 1 1 1

általános reakcióra 1

i

k k t t

i

d D d C d A d B

d dt c dt a dt b dt

M M

v d M

 dt

 

Egy reakcióra jellemző a reagensek koncentrációjának időbeli lefutása:

reakciósebességi egyenlet

Meghatározása: a koncentrációk időbeli változását mérjük

aA bB   cC dD 

O

konc, 10

m ol/l

Idő, s

A pillanatnyi meredekség csökken, mert fogy a reagens

etilén

       

2 4 3 2 4 2

C H g O g   C H O g O g 

5

 dc v dt

 

    

 ⁴   ² 

v= k NH NO

0. rend tört rend

A reakciósebességi tényező dimenziója

A reakciórend meghatározása: c_i(t) függvény vizsgálata

6

A kémiai egyenletből nem lehet következtetni automatikusan a reakciórendre, kivéve az ún. elemi reakciókat.

A reakció mechanizmusa:

Monomolekuláris A

Bimolekuláris 2A

A+B Trimolekuláris A+B+C

termék(ek) termék(ek)

termék(ek) termék(ek)

Többlépéses reakciók esetén az összrendet kísérleti úton lehet meghatározni.

7

c0

0 2 c

Elsőrendű reakciók

 ₀ ^–

c c e Felezési idő

Integrális sebességi egyenletek

[A]

0

 

1/2 ln2 0,693

T k k

 dc  dt kc

 

0

ln c

c kt

  

  

0 0

ln ln

ln ln

t t

c c kt

c kt c

c₀ Monomolekuláris A  termékek

Fél‐logaritmikus  ábrázolás lnc=lnc

‐kt

lnc

idő lnc

meredekség=-k

9

Másodrendű reakciók

 

0

1 1

c c kt

1 vs egyenes t c

 – ² dc kc

dt

 ₂  

0 0

c

–

c

dc kdt c

idő

1/2 

0

T 1

kc

1/c

1/c₀

10

Bimolekuláris 2A  termékek

 ^–

Ea

k Ae

A reakciósebesség hőmérsékletfüggése

Hőmérséklet,

°C

ütközés

reakció- ¹¹ Arrhenius egyenlet

E

meghatározása

 

ln ln E

k A

RT

1. k meghatározása min. két hőmérsékleten 2. ábrázolás:

A katalizátor hatása a reakció sebességére

Heterogén katalízis Homogén katalízis

13

Néhány példa heterogén katalízisre:



  ^Pt  

8 18 2 Ni oxid 2 2

2C H 25O 16CO 18H O



 ₂  ^Pt  ₂ Ni oxid

2CO O 2CO



 ^Pt  _{2 2} Ni oxid

2NO N +O



  ^Pt 

2 2 Ni oxid 3

2SO O 2SO

14

1. Koncentráció

2. Halmaz állapot (mobilitás, hozzáférhetőség) 3. Hőmérséklet

4. Katalizátor

Mitől függ a reakciósebesség ?

15