Kemiske reaktioners hastigheder

Præsentationer af emnet: "Kemiske reaktioners hastigheder"— Præsentationens transcript:

1 Kemiske reaktioners hastigheder
Kemiske forbindelser Reaktionstyper Ioner – salte syre-base processer Kovalent binding – molekyler 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…

2 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?

3 Kemiske Reaktioners Hastigheder
- Dibrom er en giftig gas, og bromat er kræftfremkaldende…

4 Kemiske Reaktioners Hastigheder
Hældningskoefficienten afhænger meget af tidspunktet for bestemmelsen. Derfor sammenligner man som regel kun initialhastigheder, under forskellige reaktionsbetingelser.

5 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.

6 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)

7 Kemiske Reaktioners Hastigheder
Definition:

8 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.)

9 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.

10 Kemiske Reaktioners Hastigheder
Homogene og heterogene reaktioner

11 Kemiske Reaktioners Hastigheder
Reaktionsmekanisme De enkelte reaktioner kaldes elementar-reaktioner

12 Kemiske Reaktioners Hastigheder
Forløbet i en elementar-reaktion:

13 Kemiske Reaktioners Hastigheder
Energiprofilen:

14 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.

15 Kemiske Reaktioners Hastigheder
Eksempel på en bimolekylær elementar-reaktion:

16 Kemiske Reaktioners Hastigheder
Temperaturens indflydelse:

17 Kemiske Reaktioners Hastigheder
En Katalysators indflydelse: Og! – en katalysator sænker aktiverings-energien, Ea

18 Kemiske Reaktioners Hastigheder
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. Endoterm Exoterm 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

19 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 tryk-rumfangsarbejde. 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 "