Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

A moláris kémiai koncentráció A moláris anyagkoncentráció fogalma: –adott tiszta anyag egységnyi térfogatban található moljainak száma: c i = n i / V ö.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "A moláris kémiai koncentráció A moláris anyagkoncentráció fogalma: –adott tiszta anyag egységnyi térfogatban található moljainak száma: c i = n i / V ö."— Előadás másolata:

1 A moláris kémiai koncentráció A moláris anyagkoncentráció fogalma: –adott tiszta anyag egységnyi térfogatban található moljainak száma: c i = n i / V ö. –mértékegysége: 1 mol/dm 3. –szokásos jelölése még: c i = [képlet] i. –Oldatokban, gázelegyekben alkalmazzuk. –Gázelegyekben a parciális nyomással arányos: (n i = p i V ö / RT ) c i = n i / V ö = p i V ö / RT / V ö = p i / RT

2 A moláris kémiai koncentráció változási sebessége A koncentráció időszerinti első deriváltja: a differenciahányados határértéke, ha a vizsgálati időintervallum hossza tart a nullához; a koncentráció – idő görbéhez adott időpontban húzott érintő meredeksége (az adott pontból kiinduló húrok meredekségének határértéke): –SI mértékegysége: 1 mol/dm 3 /s. –A koncentrációváltozás leggyakoribb oka az anyagmennyiség-változás (reakció, ha V=állandó):

3 A reakciósebesség és koncentrációfüggése A reakciók általánosított reakciósebessége  (t): –A termékkoncentráció szaporodásának, ill. a kiindulási anyagok fogyásával kifejezve: A kiindulási anyagok kívánt termékké alakításához gyakran ún. katalizátorokat is alkalmazunk (ezek elősegítik, gyorsítják a reakció lejátszódását, de nem alakulnak termékké, mennyiségileg visszamaradnak). Viszont alkalmazott koncentrációjuktól is függhet a reakciók sebessége, nemcsak a kiindulási anyagok aktuális koncentrációjától.

4 A reakciósebesség koncentrációfüggése: (kinetikai tömeghatás törvénye) Az adott pillanatnyi reakciósebesség adott hőmérsékleten az egyes kiindulási anyagok (és esetleg a katalizátor) adott időpontbeli koncentrációjától függhet, hatványfüggvényekkel leírható módon, ahol: p,q,r,..paraméterek pozitív hatványkitevők, ún.„reakció-részrendek”, (leggyakrabban egész számok, de lehetnek törtek is) melyeket a reakció szubmikroszkópikus mechanizmusa és esetleges korlátozó, sebességmeghatározó lépése szab meg. k, arányossági tényező, az ún. reakciósebességi állandó, amely adott hőmérsékleten állandónak tekinthető.

5 A reakciósebesség koncentrációfüggése: (példa az elsőrendű reakciókinetikára) Pl: A  B reakcióra: a sebességi differenciál egyenlet: Ha pl. n=1, akkor a differenciál egyenlet analitikusan megoldható, azaz az A kiindulási anyag c A (t)≡ [A] t koncentrációjának időbeli változása függvényalakban megadható a kezdeti koncentrációja c A (t=0) = [A] 0,=c A,0 ismeretében: A megoldás időben exponenciálisan csökkenő koncentráció függvényt ad, amelyben  1/2 =ln 2/k felezési idő múlva csökken éppen felére a pillanatnyi koncentráció.

6 A reakciórészrendek kísérleti meghatározása: (például a kezdeti sebességek módszerével:) Ha az A  B reakcióra n=1, akkor a kezdeti reakciósebességek és a kezdeti koncentrációk között egyenes arányosság áll fenn:  ~ c n =c 1 ≡c. A vizsgált kiindulási anyag koncentrációinak megválasztásához (mikor is célszerűen csak az egyik anyag kezdeti koncentrációját változtatjuk meg) fognak igazodni a mérhető kezdeti sebességeknek is: c 1   1 c 2 = 2 c 1   2 = 2  1 c 3 = 3 c 1   2 = 3  1...

7 A reakciósebesség, reakciósebességi állandók hőmérsékletfüggése Igen jelentős hőmérsékleti függés figyelhető meg,  T=10°C hőmérséklet emelkedés kb. 2-3-szoros sebességnövekedést is eredményezhet. Mi ennek az oka, ill. kinetikus gázelméleti magyarázata? 1.) A hőmérséklet emelésével az ütközések gyakorisága (A) nő, de nem a sebességnövekedésnek megfelelő léptékben. 2.) Csak azok az ütközések hatásosak, vezethetnek reakcióra, amelyekban a részecskék mozgási energiája (E kin ) elér, ill. meghalad egy a reakcióra jellemző minimális értéket az ún. aktiválási energiát (E a ): E kin ≥ E a. A Boltzmann-Maxwell eloszlás szerint azon részecskék részaránya amelyek mozgási energiája meghalad egy bizonyos (aktiválási) energia szintet (E kin ≥ E a ) az éppen f=N a /N 0 : E a (J/mol) R = 8,314 J/K/mol T (K), ha T 1 > T 2, akkor f 1 >> f 2 !

8 A reakciósebességi állandók hőmérsékletfüggése: Arrhénius egyenlet 3.) A molekuláknak megfelelő felükkel, megfelelő helyzetben kell ütközniük a kötések átrendeződéséhez (ütközésgeometriai faktor:  ) pl. 2 NO (g) + Cl 2(g) --> 2 ONCl (g) reakció kezdeti elemi részlépése: NO (g) + Cl 2(g) --> ONCl (g) + Cl O=N + Cl-Cl  O=N..Cl-Cl, ütközési v. aktivált komplex  O=N-Cl + Cl, míg az N=O... Cl-Cl ütközés, nem vezet kötésátrendeződéshez. Ha az ütközési komplex nem túl rövid élettartamú, akkor átmeneti állapotról is beszélhetünk. A reakciósebességi állandó egyesített hőmérsékletfüggése: az Arrhénius- féle egyenlet:

9 Az aktiválási energia és a reakcióhő viszonya Mind endoterm mind exoterm reakciókban az aktiválási energiagátat le kell győzni, hogy a reagensek elérjék az aktivált komplexüknek megfelelő átmeneti állapotot. A katalizátorok szerepe a szükséges aktiválási E a energiagát csökkentése kedvezőbb aktivált átmeneti állapot biztosítása révén, miáltal megnövekedhet a reakció sebessége, és hamarabb, azaz gyorsabban elérheti a termodinamikai egyensúlyi állapotát a reagáló rendszer. Energia A reakció előrehaladása 2SO 2(g) +O 2(g)  2SO 3(g) NO (g) katalizátorral 2SO 2(g) +O 2(g) +2NO (g)   2SO 2(g) +2NO 2(g)   2SO 3(g) +2NO (g) NO 2 Katalizátor nélkül EaEa


Letölteni ppt "A moláris kémiai koncentráció A moláris anyagkoncentráció fogalma: –adott tiszta anyag egységnyi térfogatban található moljainak száma: c i = n i / V ö."

Hasonló előadás


Google Hirdetések