Chemická kinetika Dominik Heger Osnova 1.Reakční mechanismus 2.Elementární rekace – v diferenciálním a integrálním tvaru 3.Komplexní reakce - Přesná řešení 4.Řešení složitějších rekcí používající přiblížení • • K čemu je chemická kinetika? •K určení mechanismu chemických reakcí. 1.1 Co je to mechanismus? •Kvalitativní popis (všech) molekul meziproduktů vyskytujících se na cestě mezi výchozími látkami a produkty. •Mechanismus je vždy jen hypotetický – nemůže být potvrzen, může být dobře podložen. Metoda hledání mechanismu 1.Pozoruji výchozí látky a produkty 2.Měřím koncentrace výchozích látak, meziproduktů, produktů v čase 3.Formuluji hypotézu rekčního mechanismu (model) –Když hypotézu příjmu mohu psát rychlostní diferecniální rovnice 4.Verifikace - falsifikace 1.1.1 Rychlostní rovnice (rate law) •Empirický vztah mezi pozorovanou rychlostí reakce a koncentrací reaktantů (produktů) • –Př. Stanov rychlostní rovnici bromace acetonu • •Neb reakce nemusí být elementární nelze obecně ze zápisu reakce určit rychlostní rovnici. 1.1.2. Elementární rekace •Def. Taková reakce, která vede k přechodu mezi “molekulárními species” mezi kterými není jiné stabilní species. •Elementarita reakce je vždy hypotézou! •Chemické rekace jsou většinou komplexní – skládají se z Elementárních reakcí. •Komplexní reakce je opakem elementární. Rychlostní rovnice elementárních reakcí •Rychlost chemické přeměny - směrnice tečny ke křivce závislosti koncentrace na čase. •Rychlostní konstanta (koeficient) •Celkový a parciální řád reakce –Je stanoven pro jednoduché rychlostní rovnice –Součet exponentů v rychlostní rovnici Molekularita reakce •Počet molekul vstupujících do elementární reakce. •Na vysvětlení všech chemických dějů dostačují reakce –Unimolekulární –Bimolekulární –Termolekulární •N-molekulární chemický děj probíhá N-tým řádem. (př. Unimolekulární – prvním) Princip mikroskopické reversibility •Princip se týká analýzy reakční cesty, kterou se reakce ubýrá, když reaktanty přecházejí v produkty a zpět. •Říká, že cesta přeměny produktů v reaktanty je přesně mikroskopickým opakem dopředné reakce. •Jde přes stejné intermediáty a přechodné stavy. Kinetické vztahy v termodynamické rovnováze • Rychlostní rovnice jen elementárních rovnic •1. řádu, 2. řádu Reakční rychlost x rychlost změny koncentrace • Reakční mechanismus •Nejjenoddušší kombinace elementárních reakcí, které vedou od eduktů k produktům a odpovídají pozorované rychlostní rovnici. •Ockhamova břitva (William von Ockham) Shrnutí 1. Mechanismus •Chemická kinetika slouží k získání znalostí o mikrosvětě – mechanismu reakcí. •Pro elementární reakce je jednoduché napsat rychlostní rovnice. •Chemické reakce často elementární nejsou a u nich se rychlostní rovnice musí získávat exeprimentálně •Mechanismus chem. rcí. a elementarita rcí jsou hyopotetické – podléhají kritice empirických pozorovnání. 2. Rychlostní rovnice •V diferenciálním a integrálním tvaru 3. Komplexní reakce - Přesná řešení •Paralelní = bočné •Následné •Reakce blížící se rovnováze. Přibližná řešení pomocí •Pseudo prvního řádu •předřazené rovnováhy •hypotézy ustáleného stavu Metody stanovení rychlostní rovnice • Vztah mezi kvantovým výtěžkem a rychlostními konstantami •