background image

Energetyka i kinetyka reakcji chemicznych 

Energia wewnętrzna substratów – U

s

Energia wewnętrzna produktów – U

p

 

Izobaryczna reakcja egzoenergetyczna: 

 

s

p

U

U

<

 

0

U

U

U

s

p

<

=

 

 

Izobaryczna reakcja endoenergetyczna: 

 

s

p

U

U

>

 

0

U

U

U

s

p

>

=

 

 

 

 

 

 

Izobaryczna reakcja 

egzoenergetyczna 

Izobaryczna reakcja 

endoenergetyczna 

 

 

Energetyka reakcji nieizobarycznych 

 

Entalpia 

V

p

U

H

+

=

 

 

Reakcja egzoenergetyczna 

0

H

<

 

Reakcja endoenergetyczna 

0

H

>

 

 

 

Szybkość reakcji wielofazowej (heterogenicznej) jest 
proporcjonalna do pól powierzchni podziału faz, np. rdzewienie 
ż

elaza. 

 

Szybkość reakcji jednofazowej (homogenicznej) zależy od stężenia 
reagentów 

τ

=

τ

=

d

dc

d

dc

v

p

s

 

c

s

 – stężenie substratu 

c

p

 – stężenie produktu 

 

Np. 

2 H

2

 + 2 NO  2 H

2

O + N

2

 

[ ] [ ]

NO

H

k

c

c

k

v

2

NO

H

2

=

=

 

background image

 

Ogólnie dla równania 

a A + b B + ...  d D + f F + … 

Równanie kinetyczne reakcji (prawo działania mas) 

[ ] [ ]

[ ] [ ]

L

L

=

=

f

d

p

b

a

s

F

D

k

B

A

k

v

 

k – stała szybkości reakcji (k

s

, k

p

a, b, ... – rzędy reakcji względem substratów 

d, f, ... – rzędy reakcji względem produktów 

 

Całkowity rząd reakcji 

L

+

+

=

ω

b

a

s

 

względem substratów 

L

+

+

=

ω

f

d

p

 

względem produktów 

 

Reakcja rzędu pierwszego (jednocząsteczkowa; monomolekularna) 

 produkty 

[ ]

[ ]

A

k

d

A

d

v

A

A

=

τ

=

 

Reakcja rzędu drugiego (dwucząsteczkowa; bimolekularna) 

A + B  produkty 

[ ]

[ ] [ ]

B

A

k

d

A

d

v

A

A

=

τ

=

 

[ ]

[ ] [ ]

B

A

k

d

B

d

v

B

B

=

τ

=

 

 

 

Równanie Arrheniusa 

=

T

R

E

exp

A

k

 

k – stała szybkości reakcji 

A – stała dla danej reakcji (czynnik przedwykładniczy) 

E – energia aktywacji 

R – stała gazowa 

T – temperatura 

 

Równanie Arrheniusa dla reakcji nieizobarycznej 

=

ω

T

R

E

exp

p

A

k

 

ω

 – rząd reakcji 

 

Zależność szybkości reakcji od: 



 

stężenia substratów i produktów 

τ

=

τ

=

d

dc

d

dc

v

p

s

 

p

s

p

p

s

s

c

k

c

k

v

ω

ω

=

=

 

 

 

background image

 



 

temperatury i energii aktywacji 

 

 



 

ciśnienia i rzędu reakcji 

 

 

=

ω

T

R

E

exp

p

A

k

 

 

10 



 

czasu i rzędu reakcji 

 

 

 

 

11 

Kataliza 

Kataliza – reakcja chemiczna z udziałem katalizatorów. Reakcja 
zwi
ększania szybkości reakcji chemicznej na skutek obecności 
pewnych substancji, które pozostaj
ą niezmienione po zakończeniu 
reakcji. 

Katalizator – substancja chemiczna, która dodana do układu 
powoduje zmniejszenie energii aktywacji reakcji chemicznej, czego 
efektem jest wzrost szybko
ści reakcji chemicznej. 

Katalizator nie ulega trwałej przemianie chemicznej w wyniku 
reakcji. 

Katalizator wpływa na przebieg reakcji zmieniając jej sposób 
zachodzenia: powstawanie w reakcji z substratem przej
ściowego 
zwi
ązku chemicznego lub struktury nadcząsteczkowej, która jest 
nietrwała, dzi
ęki czemu reaguje dalej z wytworzeniem produktu 
ko
ńcowego i odtworzeniem wyjściowego katalizatora. 

 

12 

Reakcja bez katalizatora: 

A + B  AB 

Reakcja z katalizatorem: 

A + K  AK (produkt przejściowy) 

AK + B  AB + K (produkt końcowy + odtworzony katalizator) 

 

Autokataliza – katalizatorem jest jeden z produktów lub substratów 
reakcji 

 

Inhibitory 

Inhibitory zmniejszają szybkość reakcji. 

Inhibitory nie są katalizatorami, tylko zakłócają działanie 
katalizatorów (wi
ążą katalizatory, wchodzą w reakcję 
z katalizatorami). 

background image

 

13 

Szybkość reakcji bez katalizatora i z katalizatorem