KEMIJSKA KINETIKAKEMIJSKA KINETIKA

spontan prijelaz dijamanta u grafit je termodinamički povoljna reakcija

reakcija je VRLO SPORA, pa je ne uočavamo

KEMIJSKE REAKCIJE ODVIJAJU SE VRLO RAZLIČITIM BRZINAMA.

REAKCIJSKI PROCESIREAKCIJSKI PROCESISE ZBIVAJU U ŠIROKOMSE ZBIVAJU U ŠIROKOMRASPONU BRZINARASPONU BRZINA

KEMIJSKA KINETIKA:KEMIJSKA KINETIKA:

područje kemije koje izučava:o brzine kojima teku kemijske reakcijeo uvjete koji na njih utječuo načine kako promatrane reakcije napreduju

na molekulnoj razini

BRZINA REAKCIJEBRZINA REAKCIJE

reakcija

BRZINA REAKCIJE: središte razmatranja

kemijske kinetike. Brzina pri kojoj iz reaktanatanastaju produkti temeljna je tema kemijskekinetike. Kako vrijeme odmiče, broj reaktanatase smanjuje, a broj produkata povećava.

Kakve su brzine napredovanja kemijskih reakcija?

primjer vrlo brze reakcije:o između iona u otopini Ag+ + Cl- → AgClprimjer vrlo spore reakcije:nastajanje amonijaka na sobnoj

temperaturi: N2 + 3H2 →2NH3

BRZINA REAKCIJEBRZINA REAKCIJE

doseg reakcije: = (ni – ni,0) / i mol

PROMJENA DOSEGA REAKCIJE U VREMENU: J = d /dt mol/s

BRZINA REAKCIJE v: BRZINA PROMJENE DOSEGA PODIJELJENA S VOLUMENOM

v = - d /(Vdt)

stehiometrijski koeficijent tvari i

SUDAR ČESTICASUDAR ČESTICA

A2

A2

B2

B2

A2 B2

A - B

A - Bneuspješan sudar

uspješan sudar

REAKCIJA NE NASTAJE PRI SVAKOM SUDARU JER SEČESTICE SUDARAJU U MEĐUSOBNO NEPOVOLJNOMPOLOŽAJU ILI SE NE SUDARE DOVOLJNO JAKO.

SUDAR ČESTICASUDAR ČESTICAsudari moraju biti uspješni, tj. čestice pri

sudaru moraju imati dostatnu energiju

ENERGIJA AKTIVACIJE ENERGIJA AKTIVACIJE EEaa

velika za većinu kemijskih reakcija;vrlo malen broj čestica ima toliku energiju pri sobnoj temperaturi

KRIVULJA OPISUJE PRIBLIŽNU “ENERGETSKU SUDBINU” KRIVULJA OPISUJE PRIBLIŽNU “ENERGETSKU SUDBINU” PROSJEČNE ČESTICE U UZORKU:PROSJEČNE ČESTICE U UZORKU:

Kako nastaje kemijska reakcija?Kako nastaje kemijska reakcija?

A2 + B2 → 2ABsudar molekula A-A i B-B koje su u

povoljnom položajuprijelazno stanje A* i B*nakon kemijske reakcije čestice prelaze u

nepobuđeno stanje, pri čemu se oslobađa energija

manja od Ea veća od Ea

kada je oslobođena energija manja od Ea: ENDOTERMNA REAKCIJA; dio energije aktivacije se utroši za nastajanje novog spoja

kada je oslobođena energija veća od Ea: EGZOTERMNA REAKCIJA; dio energije aktivacije se oslobodi pri nastajanju novog spoja

NA BRZINU KEMIJSKE REAKCIJE UTJEČU SVI ČIMBENICI KOJIMA SE POVEĆAVA BROJ USPJEŠNIH SUDARAPOVEĆAVA BROJ USPJEŠNIH SUDARA, A TO ZNAČI ONI KOJIMA SE POVEČAVA BROJ SUDARA POVEČAVA BROJ SUDARA ČESTICAČESTICA, POVEČAVA KINETIČKA ENERGIJA ČESTICAPOVEČAVA KINETIČKA ENERGIJA ČESTICA ILI SMANJUJE ENERGIJA AKTIVACIJE REAKCIJESMANJUJE ENERGIJA AKTIVACIJE REAKCIJE.

KONCENTRACIJATEMPERATURAAGREGATNO STANJEGRAĐA ČESTICAKATALIZATORI

POVEĆANJEM BROJA ČESTICA POVEĆANJEM BROJA ČESTICA POVEĆAVA SE BROJ SUDARAPOVEĆAVA SE BROJ SUDARA

A B A B A B

2 2 2 4 4 4 4 8 16

UTJECAJ KONCENTRACIJE NA UTJECAJ KONCENTRACIJE NA BRZINU REAKCIJEBRZINU REAKCIJE

UTJECAJ KONCENTRACIJE NA UTJECAJ KONCENTRACIJE NA BRZINU REAKCIJEBRZINU REAKCIJE

• prikazuje ga tzv. JEDNADŽBA BRZINE koja daje ovisnost brzine reakcije o koncentraciji reaktanata

• v = k A• v = k A2

• v = k AB• v = k A2B• v = k

• k = KONSTANTA BRZINE REAKCIJE koja ovisi o temperaturi, otapalu, stranim tvarima, ali ne i o koncentraciji reaktanata

RED REAKCIJE:reakcije prvog redareakcije drugog redareakcije trećeg redareakcije nultog reda...

SLOŽENE REAKCIJE:

POVRATNE ILI REVERZIBILNEo brzina reverzibilne reakcije je jednaka

razlici brzina polazne i povratne reakcijeUSPOREDNE ILI PARALELNEo brža daje više produktaUZASTOPNE ILI KONSEKUTIVNE

REAKCIJEo produkt jedne reakcije je reaktant slijedeće

reakcije

Većina kemijskih reakcija je složena od niza elementarnih reakcija.

UTJECAJ TEMPERATURE NA UTJECAJ TEMPERATURE NA BRZINU KEMIJSKE REAKCIJEBRZINU KEMIJSKE REAKCIJE

Arrheniusova jednadžbak=A e(-Ea/RT) A = predeksponencijalni faktor

Dovođenjem topline raste kinetička energija čestica. Čestice se bržegibaju pa pri temperaturi T+t više čestica ima Ea nego pri temperaturi T.Zagrijavanjem reakcijske smjese, više čestica ima energiju jednaku ili veću od energije aktivacije pa će brzina reakcije biti veća.

ENERGIJA AKTIVACIJE Ea je svojstvena kemijskoj reakciji. Ea se ne mijenja s temperaturom.

temperatura ima velik utjecaj na brzinu reakcije.

viša temperatura → viša termalna energijakada se reaktanti u kemijskoj reakciji

zagrijavaju (reaktant + reaktant → produkt) veća je mogućnost kolizije između molekula

više sudara zbiva se kod više temperature → produkti kemijske reakcije

vibracija molekula kod viših temperatura je veća → lakše preuređivanje rasporeda atoma u molekulama reaktanata

povratne reakcije

UTJECAJ AGREGATNOG UTJECAJ AGREGATNOG STANJA I UKUPNE POVRŠINE STANJA I UKUPNE POVRŠINE REAKTANATA NA BRZINU REAKTANATA NA BRZINU KEMIJSKE REAKCIJEKEMIJSKE REAKCIJE

PLINOVI slobodno gibanje česticaTEKUĆINE sporije gibanje česticaČVRSTO STANJE najsporije gibanje čestica

SLOBODNIJE GIBANJE I VEĆADODIRNA POVRŠINA → VEĆA BRZINA KEMIJSKE REAKCIJE JERJE POVEĆAN BROJUSPJEŠNIH SUDARA

UTJECAJ POVRŠINE NA BRZINU UTJECAJ POVRŠINE NA BRZINU REAKCIJEREAKCIJE

UTJECAJ TLAKA NA BRZINU UTJECAJ TLAKA NA BRZINU REAKCIJE (povezanost p i n)REAKCIJE (povezanost p i n)

UTJECAJ GRAĐE MOLEKULA NA UTJECAJ GRAĐE MOLEKULA NA BRZINU KEMIJSKE REAKCIJEBRZINU KEMIJSKE REAKCIJE

ionimale molekuleo npr. 2 polarne; polarna i nepolarna...veće molekuleo reakcije pojedinih skupina u molekuli

UTJECAJ OTAPALAUTJECAJ OTAPALA

utječe na brzinu difuzije ili izaziva promjenu entropije aktivacije

reakcijePAD ENTROPIJE JE VEĆI KOD

NEPOLARNIH OTAPALA

UTJECAJ IONSKE JAKOSTIUTJECAJ IONSKE JAKOSTI utječe na brzinu reakcija kod kojih sudjeluju ioni

Reakcije između iona različitog naboja sporije su u otopini veće ionske jakosti zbog toga što povećana ionska atmosfera reducira sudare. Suprotno vrijedi za ione istog naboja.

PRIMARNI SOLNI EFEKT

UTJECAJ KATALIZATORAUTJECAJ KATALIZATORA ubrzanje kemijskih reakcija reakcija teče drugim putem preko međuspojeva kojih je

ukupna energija aktivacije manja, no reakcijska entalpija ostaje ista bez obzira na djelovanje katalizatora

ubrzavaju kemijsku reakciju nakon reakcije ostaju nepromijenjeni katalizatori koji se nalaze u istoj fazi kao i

reaktanti nazivaju se homogeni katalizatori katalizatori koji su u različitoj fazi su heterogeni

katalizatori ne mogu izazvati kemijsku reakciju niti mogu

pomaknuti položaj ravnoteže katalizatori omogućuju većem broju molekula da

prijeđu energetsku barijeru (Ea') čime se reakcija ubrzava

Ukupna energija reakcije (Ereak.)ostaje nepromijenjena.

Katalizator vodi reakciju drugim putemtako da energija aktivacije bude manja.

ENZIMI ili BIOKATALIZATORI!!!

http://www.chm.davidson.edu/ChemistryApplets/kinetics/ReactionRates.html

Be very careful if you are asked about this in an exam. The correct form of words is– "A catalyst provides an alternative route for the reaction with a lower

activation energy." It does not "lower the activation energy of the reaction". There is a

subtle difference between the two statements that is easily illustrated with a simple analogy.

Suppose you have a mountain between two valleys so that the only way for people to get from one valley to the other is over the mountain. Only the most active people will manage to get from one valley to the other.

Now suppose a tunnel is cut through the mountain. Many more people will now manage to get from one valley to the other by this easier route. You could say that the tunnel route has a lower activation energy than going over the mountain.

But you haven't lowered the mountain! The tunnel has provided an alternative route but hasn't lowered the original one. The original mountain is still there, and some people will still choose to climb it.

In the chemistry case, if particles collide with enough energy they can still react in exactly the same way as if the catalyst wasn't there. It is simply that the majority of particles will react via the easier catalysed route.

A chemical reaction occurs when vapours of hydrogen chloride and ammonia meet to form a cloud of a new substance, ammonium chloride