Reaktioners riktning och hastighet

En presentation över ämnet: "Reaktioners riktning och hastighet"— Presentationens avskrift:

1 Reaktioners riktning och hastighet
Kemi 2 / Reaktionshastighet

2 Reaktioners riktning och hastighet
Vad krävs för att en kemisk reaktion skall ske? Riktningen av en kemisk reaktion Vad är kemisk reaktionshastighet? Faktorer som påverkar reaktionshastighet. Kemi 2 / Reaktionshastighet

3 Vad krävs för att rektion skall ske?
För att en kemisk reaktion ska ske krävs det att ämnenas partiklar kolliderar på ett geometriskt gynnsamt sätt har tillräckligt hög rörelseenergi. Kemi 2 / Reaktionshastighet

4 Ett aktiverat komplex bildas vid en gynnsam kollision…
Träffar exempelvis två vätejodidmolekyler på varandra med tillräcklig rörelseenergi och på rätt sätt bildas ett aktiverat komplex. 2HI  H2I2  H2 + I2 Kemi 2 / Reaktionshastighet

5 Gynnsamma kollisioner
Gynnsamma kollisioner av partiklar Kemi 2 / Reaktionshastighet

6 Inte alla kollisioner är gynnsamma kollisioner
Geometriskt ogynnsam kollision Denna kollision leder inte till en kemisk reaktion. Molekylernas elektronmoln repellerar varandra. Kemi 2 / Reaktionshastighet

7 Geometriskt gynnsam kollision
Molekylerna som ska reagera måste träffa på varandra på rätt sätt, se nedanstående bild. Endast ett fåtal kollisioner sker så att rätt ändar träffar varandra. Vid gynnsam kollision bildas ett aktiverat komplex Geometriskt gynnsam kollision Kemi 2 / Reaktionshastighet

8 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Aktiverat komplex aktiverat komplex reaktant Ett aktiverat komplex är ett kortlivat mellanprodukt (intermediär) mellan reaktanter och produkter; har hög energi och är därmed instabilt (strävan mot energiminimum); sönderfaller mycket snabbt (bråkdelar av en sekund). produkter Kemi 2 / Reaktionshastighet

9 Partiklars rörelseenergi 1
Oordnad rörelse leder till reaktioner Molekyler i en gas rör sig oordnat åt alla håll och har olika hastigheter och rörelseenergier. Vid hög temperatur har molekylerna i genomsnitt högre hastighet än vid låg temperatur. Sannolikheten för att molekyler kolliderar ökar med temperaturen. Vid högre temperatur bildas fler aktiverade komplex än vid lägre temperatur. Kemi 2 / Reaktionshastighet

10 Partiklarnas rörelseenergi 2
De molekylerna som skall reagera med varandra måste kollidera med tillräcklig rörelseenergi. Endast molekyler med tillräcklig energi kan övervinna molekylernas elektronmolnens repellerande krafter. Kemi 2 / Reaktionshastighet

11 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Reaktioners riktning 1 Många reaktioner är omvändbara. Reversibla reaktioner En reversibel reaktion är en reaktion som kan ske i båda riktningar. Kemi 2 / Reaktionshastighet

12 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Reaktioners riktning 2 En reversibel reaktion Vid rumstemperatur är vätejodid, HI(g), en färglös gas. Ovanför 180 C sönderdelas vätejodid. Reaktionsprodukterna är väte, H2(g), en färglös gas, och jod, I2(g), en lila gas. 2 HI(g) → H2(g) + I2(g) Kemi 2 / Reaktionshastighet

13 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Reaktioners riktning 3 2HI  H2I2  H2 + I ΔH = + 53 kJ Energiförhållanden vid reaktionen Reaktionen år endoterm. Produkterna har större energiinnehåll än reaktanterna. Den energi som måste tillföras för att bilda det aktiverade komplexet kallas aktiveringsenergi, Ea Kemi 2 / Reaktionshastighet

14 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Reaktioners riktning 4 Kyler man reaktionsblandningen försvagas den lila färgen. Det tyder på att reaktionen delvis går åt vänster: 2 HI(g) ← H2(g) + I2(g) eller H2(g) + I2(g) → 2 HI(g) ΔH = - 53 kJ Kemi 2 / Reaktionshastighet

15 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Reaktioners riktning 5 H2 + I2 → H2I2 → 2HI ΔH = - 53 kJ Energiförhållanden vid reaktionen Reaktionen år exoterm. Produkterna har mindre energiinnehåll än reaktanterna. Den energi som måste tillföras för att bilda det aktiverade komplexet kallas aktiveringsenergi, Ea Kemi 2 / Reaktionshastighet

16 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Reaktioners riktning 6 endoterm reaktion 2 HI(g) H2(g) + I2(g) exoterm reaktion Sönderdelningen av vätejodid är en reversibel reaktion. Dubbelpilen talar om att reaktionen kan ske åt båda hållen. Kemi 2 / Reaktionshastighet

17 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Reaktioners riktning 7 En endoterm reaktion gynnas när man höjer temperaturen, dvs. när man tillför värme. En exoterm reaktion gynnas när man sänker temperaturen, dvs. när man genom kylning för bort värme. Kemi 2 / Reaktionshastighet

18 Kemisk reaktionshastighet 1
Reaktionshastigheten är ett mått på hur fort en reaktion sker. Ofta anges en reaktions hastighet som den substansmängd av ett ämne som förbrukas eller bildas per tidsenhet. Kemi 2 / Reaktionshastighet

19 Kemisk reaktionshastighet 2
enhet: mol · s-1 Exempel: Efter 2 sekunder har det bildats 10 mol av ett ämne. Då är r = 5 mol ∙ s-1. enhet: mol · dm-3 · s-1 Kemi 2 / Reaktionshastighet

20 Faktorer som påverkar reaktionshastighet.
Aggregationstillstånd. Koncentration. Temperatur. Tryck Katalysator. Kemi 2 / Reaktionshastighet

21 Aggregationstillstånd 1
Ämnen i fast tillstånd reagerar långsamt med varandra. Molekylerna rör sig väldigt långsamt. Få kollisioner och liten rörelseenergi. Ämnen i lösning reagerar snabbare. Fria molekyler eller joner och kolliderar oftare. Rörelseenergin är också högre. Ämnen i gasfas har högst reaktionshastighet. Kemi 2 / Reaktionshastighet

22 Aggregationstillstånd 2
När ett ämne i fast fas reagerar med ett ämne i lösning är reaktionshastigheten större om det fasta ämnet är mera finfördelat. När ett ämne i fast fas reagerar med ett ämne i gasfas är reaktionshastigheten större om det fasta ämnet är mera finfördelat. Kemi 2 / Reaktionshastighet

23 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Koncentration Ökas koncentrationerna av reaktanterna blir det ” mer trångt” i lösningen; sker fler kollisioner; dvs. fler gynnsamma kollisioner per tidsenhet. Kemi 2 / Reaktionshastighet

24 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Temperatur Reaktionshastigheten ökar med ökande temperatur. När temperaturen ökar så rör sig molekylerna snabbare. Fler molekyler har tillräcklig rörelseenergi för att övervinna aktiveringsenergitröskeln. Antalet kollisioner ökar. Fler kollisioner medför fler gynnsamma kollisioner per tidsenhet. Kemi 2 / Reaktionshastighet

25 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Tryck Tryckökning innebär ökad reaktionshastighet. Man ökar trycket genom att minska volymen som en bestämd mängd molekyler befinner sig i öka antalet molekyler i en bestämd volym. I båda fallen ökar man koncentrationen. Kemi 2 / Reaktionshastighet

26 Kemi 2 / Reaktionshastighet
Katalysator Katalysator = ämne som i liten mängd påskyndar en kemisk reaktion utan att själv förbrukas. En katalysator ökar reaktionshastigheten genom att sänka aktiveringsenergin. Kemi 2 / Reaktionshastighet

27 Katalysatorns funktion 1
En katalysator påskyndar en kemisk reaktion genom att erbjuda en annorlunda reaktionsväg med lägre aktiveringsenergi. Kemi 2 / Reaktionshastighet

28 Katalysatorns funktion 2
Om aktiveringsenergitröskeln blir lägre kommer fler molekyler att ha tillräcklig rörelseenergi för att bilda aktiverat komplex. Det finns oorganiska katalysatorer som ädelmetaller (t.ex. Pt) och metalloxider. En annan typ av katalysatorer är enzymer. De är biologiska katalysatorer. Kemi 2 / Reaktionshastighet