Transcript Kemiske Reaktioners Hastigheder

Kemiske reaktioners hastigheder
Kemiske forbindelser
Reaktionstyper
Ioner
– salte
Kovalent binding – molekyler
syre-base processer
redox processer
Reaktionshastighed
De kemiske reaktioners hastighed beskrives altid på samme måde, for alle
typer kemiske forbindelser og kemiske reaktionstyper.
Hvordan måles hastighed?
– fx for en cykelrytter…
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Demo:
2 metaller i 2M saltsyre (HCl)
Pointe:
Samme type proces kan forløbe med
forskellig hastighed afhængig af de
indgående stoffer som reagerer.
Tillægsspm:
Hvor hurtig er processen med jern?
Kemiske Reaktioners Hastigheder
- Dibrom er en giftig gas, og bromat er kræftfremkaldende…
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Hældningskoefficienten afhænger meget
af tidspunktet for bestemmelsen.
Derfor sammenligner man som regel
kun initialhastigheder, under forskellige
reaktionsbetingelser.
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Samme proces kan beskrives ved fald i reaktant eller stigning i produktkoncentration.
Man skal altid skrive for hvilket stof, fx vil fald i [Br- ] og [BrO3- ] ikke give samme
hastighed pga. koefficienterne.
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Demo:
Affarvning af azorubin
Azorubin er et rødt farvestof
som kan ‘bleges’ med klorin.
--Note: klorin burde egentlig ikke findes i husholdningen, da
rengøringsprocessen resulterer i dannelse af giftig chlorgas,
ClOH (aq) + HCl (aq)  Cl2 (g) + H2O (l)
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Definition:
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Reaktionshastigheder afhænger af:
0. hurtig og langsom… fx rødkålsfarve tildrypning
1. Azorubin blegning gentaget i reagensglas eller spektrofotometer
2. Metal i syre – flere overfladearealer
3. Treo i koldt og varmt vand
4. Brintoverilte skumsøjle m. brunsten (het.), permanganat (hom), tørgær/selleri (biol.)
Kemiske Reaktioners Hastigheder
• Molekyler har energi
• Kinetisk energi
• Potentiel energi
• Kun de voldsomste sammenstød giver anledning til reaktion
• Kun ca. ét ud 107 (ti-millioner) sammenstød giver anledning til reaktion
• Kun sammenstød med den ”rigtige orientering” giver anledning til reaktion
• Man kan ikke gætte sig til hastighedsudtrykket blot ved at se på
reaktionsligningen
• Reaktionsligningen er kun summen af reaktioner
• Den siger ikke noget om hvordan reaktionen er foregået og om der evt. er
mellemprodukter.
Kemiske Reaktioners Hastigheder
•Homogene og heterogene reaktioner
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Reaktionsmekanisme
De enkelte reaktioner kaldes elementar-reaktioner
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Forløbet i en elementar-reaktion:
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Energiprofilen:
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Aktiveringsenergien:
De gnister, der opstår, når stål gnides
mod flint yder aktiveringsenergien til
at påbegynde forbrænding i den
Bunsenbrænder. Den blå flamme vil
opretholde sig selv efter gnisterne er
blevet slukkede, fordi den fortsatte
forbrænding af flammen nu er
energetisk favorabel.
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Eksempel på en bimolekylær elementar-reaktion:
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Temperaturens indflydelse:
Kemiske Reaktioners Hastigheder
En Katalysators indflydelse:
Og! – en katalysator sænker aktiverings-energien, Ea
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Endoterm
Exoterm
Forholdet mellem aktivering
energi (Ea) og enthalpi,
dannelsesenergien (ΔH) med
og uden en katalysator. Det
højeste energiniveau (peak
position) repræsenterer
overgangsstadiet. Med
katalysator, sænkes den
nødvendige energi til at
gennemgå overgangsstadiet.
Her ses en energidiagrammet for en endoterm reaktion
H kaldes enthalpi og er en betegnelse for summen af et systems indre energi
Exoterm reaktion: ∆H < 0 – systemet afgiver eller mister varme
Endoterm reaktion: ∆H > 0 – systemet optager eller vinder varme
Kemiske Reaktioners Hastigheder
Enthalpi er en sammensat størrelse inden for kemi og fysik, og er defineret som summen af et
systems indre energi og systemets tryk ganget med dets volumen. Enthalpi bliver gerne
angivet med bogstavet H.
Enthalpi -- eller rettere enthalpiændringer ΔH -- anvendes meget i kemisk termodynamik, fordi
enthalpien bl.a. beskriver hvor meget (kemisk) energi der er til rådighed, når man ikke
udnytter tryk-rumfangsarbejde. PV-leddet beskriver systemets kapacitet til at udføre trykrumfangsarbejde. I praksis betyder dette at normalt er enthalpien mere interessant end den
indre energi, når man har et system hvor trykket hele tiden er det samme som omgivelsernes
tryk, f.eks. fordi det er i en åben beholder. Den indre energi er derimod den mest
interessante, hvis man f.eks. har en lukket beholder med konstant rumfang eller et system
med et stempel eller lignende, hvormed rumfangsændringer kan omsættes til arbejde (som i
f.eks. en benzinmotor, dieselmotor og en dampmaskine).
Et systems entalpi kan udtrykkes med følgende formel:
hvor: H = U + PV
H er entalpien
U er systemets indre energi, (målt i joule)
P er systemets tryk, (målt i pascal)
V er volumen, (m³)
Hentet fra "http://da.wikipedia.org/wiki/Entalpi"