Kinetyka reakcji następczych - wyprowadzenia

Umiemy już opisać proste reakcje nieodwracalne I i II rzędu. Z innymi rzędami też sobie radzimy, a przynajmniej możemy założyć, że poradzilibyśmy sobie. Wiemy co robić, gdy któraś z reakcji będzie odwracalna. Dajemy radę nawet wtedy, gdy kilka reakcji nieodwracalnych zachodzi równolegle. Został nam więc ostatni (piękne słowo, prawda?) podstawowy przypadek omawiany na chyba wszystkich wykładach z chemii fizycznej. Baaardzo nielubiany. Reakcje następcze.

Najprościej mówiąc, z reakcjami następczymi mamy do czynienia wtedy, gdy jedna substancja jest zarówno produktem pierwszej reakcji, jak i substratem następnej. Reakcje chemiczne następują po sobie. Taką sytuację przedstawia schemat:

\mathrm{A}\xrightarrow{\ \ \ k_1\ \ \ }\mathrm{B}\xrightarrow{\ \ \ k_2\ \ \ }\mathrm{C}

W najprostszym modelu, którym się zajmiemy, obie reakcje traktujemy jako proste, nieodwracalne reakcje I rzędu. Uprzedzam jednak, że w przypadku reakcji następczych aparat matematyczny będzie bardziej skomplikowany, niż dotychczas. Zaraz dowiesz się, dlaczego. :)

Tym razem nie możesz opuścić zadania domowego, nawet jeżeli zazwyczaj to robisz. Znajdziesz w nim bardzo ważne treści merytotyczne, bez których lektura artykułu będzie KOMPLETNIE NIEKOMPLETNA.

Czytaj dalej >>

Reakcje odwracalne - trochę teorii

Czas zacząć ciekawszą zabawę z kinetyką! :) W ten cudowny niedzielny poranek (jest 9:36, a ja już spędzam czas z Tobą!) chciałbym przypomnieć Ci o pewnej ważnej rzeczy. Poznaliśmy już kinetykę reakcji I i II rzędu. Pojawiało się tam jednak pewne istotne założenie - zakładaliśmy, że badane reakcje były nieodwracalne. Czy to ma aż takie wielkie znaczenie? No właśnie, zastanówmy się.

Po pierwsze, reakcja nieodwracalna zachodzi całkowicie. Substrat, który mamy na początku, stopniowo i w 100% przereaguje w produkt. No i tutaj pierwszy zonk. Reakcja odwracalna praktycznie nigdy nie zachodzi całkowicie. Dlaczego? Jednocześnie zachodzi przemiana substratów w produkty, ale także produktów w substraty. No właśnie, w przypadku reakcji odwracalnych obserwujemy ustalanie się równowagi chemicznej. Odwracalna reakcja chemiczna nie zachodzi do końca, a tylko do pewnego momentu, w którym ustali sie równowaga. Mówimy więc, że w reakcjach odwracalnych maksymalny stopień przemiany nie wynosi 100% - jest natomiast równy równowagowemu stopniowi przemiany. Jeżeli nie masz pewności, o co chodzi w ostatnim zdaniu - zostań ze mną, później do tego wrócimy. :)

Czytaj dalej >>

Kinetyka reakcji I rzędu

Nareszcie! Uzbrojeni w potężny oręż teoretyczny (naprawdę, to ile już wiesz, to ogromnie solidne zaplecze), możemy zająć się obliczeniową stroną kinetyki chemicznej, co z punktu widzenia na przykład egzaminu maturalnego jest sprawą najważniejszą. Dlaczego, podchodząc już czysto matematycznie, dzielimy sobie reakcje zależnie od ich rzędu? Mam nadzieję, że po lekturze tego wpisu wszystko stanie się jasne.

Weźmy sobie jakąś reakcję pierwszego rzędu (znowu posłużę się symbolami) i przeanalizujmy jej matematykę (naprawdę, to jest najlepsza część). Dla przykładowej reakcji:

 \mathrm{A\longrightarrow produkty}

Czytaj dalej >>

Szybkość reakcji chemicznej - co to za potwór?

Ze swojego kilkuletniego doświadczenia dydaktycznego wiem, że temat ten sprawia uczniom liceów nie tyle trudność, co... No właśnie, co sprawia, skoro w ogóle nie zastanawiamy się, co to takiego? Postaram się ten temat nieco bardziej przybliżyć.

Pojęcie szybkości (w rozumieniu potocznym) doskonale znane jest każdemu, a na pewno każdemu licealiście, który chciałby zaprzyjaźnić się z kinetyką chemiczną. Kiedy samochód jedzie ze stałą (no właśnie) szybkością, możemy ją zdefiniować jako pewien przyrost drogi, którą pokonał, odniesiony do przyrostu czasu, w którym to nastąpiło. Znanym od gimnazjum wzorem:

 v=\frac{\Delta s}{\Delta t}

Prosto? Prosto. Co wspólnego ma to jednak z kinetyką chemiczną? Okazuje się, że szybkość reakcji chemicznej określamy analogicznie - jak tę, którą poznaliśmy na fizyce. Reagujące ze sobą substancje nie przebywają żadnej drogi, zmienia się jednak ich zawartość w mieszaninie reakcyjnej. Można więc próbować wyrażać szybkość reakcji jako zmianę liczby atomów w czasie, zmianę liczby moli, zmianę masy konkretnej substancji. Najwygodniej jednak (choć nie koniecznie!) posłużyć się stężeniem molowym substancji.

Czytaj dalej >>