Kinetika kimike
Definicioni i shpejtësisë së reaksionit
Kinetika kimike
Historia Kinetike Kimike
Fusha e kinetikës kimike u zhvillua nga ligji i veprimit masiv, i formuluar në 1864 nga Peter Waage dhe Cato Guldberg. Ligji i veprimit masiv tregon shpejtësinë e një reagimi kimik është proporcional me sasinë e reagentëve.
Vlerësoni normat dhe normat e normave
Të dhënat eksperimentale përdoren për të gjetur normat e reagimit, nga të cilat normat e normës dhe konstante të normës së kinetikës kimike rrjedhin duke zbatuar ligjin e veprimit masiv. Ligjet e normave lejojnë llogaritjet e thjeshta për reagimet e rendit zero, reagimet e rendit të parë dhe reagimet e rendit të dytë .
Në kapitujt e mëparmë, në termodinamikën kimike, kemi mësuar se ajo na mundëson përtë parashikuar drejtimin e proceseve, për proceset spontane dhe për gjendjen e ekuilibrit.Këtë e kemi bërë duke krahasuar energjinë e brendshme të reaktantëve dhe produkteve,me ç’rast gjendja me energji më të vogël është llogaritur si gjendje më stabile. Porasnjëherë deri më tani nuk kemi biseduar për shpejtësinë me të cilën procesi e arrinë atëgjendje. Kinetika kimike është degë e kimisë fizike e cila e studion shpejtësinë e reaksionevekimike dhe faktorët (siç janë përqendrimi, temperatura, shtypja, prania e katalizatorëveetj.) të cilët ndikojnë në të. Për të studiuar gjendjen dhe zhvillimin e procesit në sistëmtani futet një variabël e re, e cila është koha. Interesi i përdorimit të kësaj variable është idyfishtë:- shpejtësia e reaksioneve kimie është një madhësi e matshme në nivelin makroskopik, qëka rëndësi të madhe praktike. - duke studiuar shpejtësinë e reaksioneve kimike, në të njëjtën kohë edhepse nuk istudiojmë reaksionet në aspektin mikroskopik megjithatë mund të marrim informata nëmënyrë indirekte për mekanizmin e reaksioneve kimike.Tani dihet si rezultat i studimeve të shumta që janë bërë në kinetikën kimike se disareaksione kimike zhvillohen në një etapë të vetme, që njihen si reaksione elementarekurse ka edhe reaksione tjera të cilat zhvillohen në më shumë faza që njihen edhe sireaksione komplekse apo shumë etapëshe
Shpejtësia e një reaksioni kimik shprehet si ndryshim i përqendrimit të reaktantëve mëkohën. Nëse reaksioni kimik nuk zhvillohet shumë shpejt është e mundur që të përcilletme anë të metodave të ndryshme shpejtësia e evoluimit të tij nëse e dijmë ekuacionin ereaksionit kimik si dhe sasinë e secilit reaktant që përdoret në reaksion. Poashtushpejtësinë e reaksionit mund t’a shprehim përmes produktit ose produkteve të formuara gjatë reaksiont nëse dihet sasia e tyre që formohet me kohën gjatë të cilës e përcjellimzhvillimin e reaksionit. Në figurën 1, në vazhdim është paraqitur rritja e sasisë të njëprodukti të formuar me kohën (lakorja A) dhe zvoglimi i sasisë së një reaktanti gjatëzhvillimit të reaksionit për kohë të ndryshme (lakorja B). Poqese e marrim në konsideratë reaksionin:C2H2 + 2 H2 C→2H6 ;Lakorja nën A mund t’a paraqet rritjen e sasisë së etanit, C2H6, me kohën tNëse në kohën t1 fitohen n1 mole etan dhe në kohën t2 formohen n2 mole etan, atëherëshpejtësia mesatare e reaksionit, vmes, është:vmes = (n2 – n1) / (t2 – t1).
Vlera e shpejtësisë së vërtetë ose momentale, vm, në çfardo kohe, t, është e barabartë meraportin, (n2 – n1) / (t2 – t1), kur (t2 – t1) 0, dmth me derivatin e sasisë së etanit ndaj→kohës: vm = tnt 0lim = dn/dt.Të dy shpejtësitë e formimit të etanit, vmes dhe ajo vm, shprehen në mol/s ose mol/h.Domethënia e shpejtësisë momentale të reaksionit psh 1 mol h-1 është se ajo tregon seshpejtësia e reaksionit poqese mbetet konstante gjatë një ore do të prodhohej një molprodukt që është plotësisht analoge me shpejtësinë momentale të një veture. Gjatë zhvillimit të reaksionit, për kohë të ndryshme, sasia e produkteve të formuara varetprej sasisë së reaktantëve të cilët marrin pjesë në reaksion, pra edhe prej masës së tyre,ose prej vëllimit të sistemit reagues. Në një reaksion kimik të njëjtë, mund të formohenmë tepër produkte të reaksionit nëse vëllimi i reaktorit është 1 m3 se kur ai është 1 dm3. Për të eliminuar këtë faktor i cili nuk nuk është karakteristikë e reaksionit, pra nuk asnjërol në aspektin teorik, atëherë shpejtësinë e reaksionit e definojmë duke marrë n
Figura 1. Rritja e sasisë së produktit me kohën (lakorja A) dhe zvoglimi i sasisë sëreaktantëve (lakorja B). Raporti (n2 – n1) / (t2 – t1) e përcakton, vm, në intervalin ekohës t1, t2. Shpejtësia e reaksionit në kohën t1 dhe në atë t2 përcaktohet nga vlerat epjerrësive të dy tangjentave T1 dhe T2 të lakores. Në këtë lloj të lakoreve, si nëfigurë, shpejtësia zvoglohet gradualisht me kohën e zhvillimit të reaksionit. Ajobëhet zero kur reaktantët shpenzohen deri në fund.
click to edit
Hallka e një reagimi me zero renditje është konstante dhe e pavarur nga përqendrimi i reagentëve.
norma = k
Shkalla e një reagimi të rendit të parë është proporcional me përqendrimin e një reagenti:
norma = k [A]
Shkalla e një reagimi të rendit të dytë ka një shkallë proporcionale me katrorin e përqendrimit të një reagenti të vetëm ose tjetër produkti i përqendrimit të dy reagentëve.
norma = k [A] 2 ose k [A] [B]
Vlerësoni ligjet për hapat individualë duhet të kombinohen për të nxjerrë ligje për reagime kimike më komplekse. Për këto reagime:
click to edit
Ekziston një hap përcaktues që kufizon kinetikën.
Ekuacioni Arrhenius dhe ekuacionet Eyring mund të përdoren për të përcaktuar eksperimentalisht energjinë e aktivizimit.
Përafrimet e qëndrueshme të shtetit mund të aplikohen për të thjeshtësuar ligjin e normës.
Faktorët që ndikojnë në reagimin e reagimit kimik
Kinetika kimike parashikon se norma e reaksionit kimik do të rritet nga faktorët që rrisin energjinë kinetike të reagentëve (deri në një pikë), duke çuar në rritjen e gjasave që reaguesit do të ndërveprojnë me njëri-tjetrin. Në mënyrë të ngjashme, faktorët që ulin mundësinë e reagentëve që përplasen me njëri-tjetrin mund të pritet të ulin shkallën e reagimit. Faktorët kryesorë që ndikojnë në normën e reagimit janë:
click to edit
përqendrimi i reagentëve (rritja e përqendrimit rrit normën e reagimit)
temperatura (rritja e temperaturës rrit normën e reagimit, deri në një pikë)
praninë e katalizatorëve ( katalizatorët ofrojnë një reaksion mekanizëm që kërkon një energji të ulët të aktivizimit , prandaj prania e një katalizatori rrit normën e një reaksioni)
gjendja fizike e reagentëve (reagentët në të njëjtën fazë mund të vijnë në kontakt nëpërmjet veprimit termik, por sipërfaqja dhe agjitimi ndikojnë në reagimet ndërmjet reagentëve në faza të ndryshme)
presioni (për reaksionet që përfshijnë gazra, rritja e presionit rritë goditjet ndërmjet reagentëve, duke rritur shkallën e reagimit)