Pokročilá fyzikální chemie - seminář (C4040) Seminární cvičení č. 4, Chemická kinetika - řešení
1. Podle jaké kinetické rovnice probíhá ubývání ozonu v atmosféře? Mechanismus je podobný Lindemannovu mechanismu unimolekulární dekompozice:
03 + M 02 + O ■ + M, 03 + O ■ 2 02.
Jak se rovnice zjednodušší za vysokého tlaku?
Návod řešení: 1. Napište diferenciální rovnici pro koncentraci ozonu. 2. Na diferenciální rovnici pro koncentraci radikálu kyslíku aplikujte aproximaci ustáleného stavu. 3. Algebra se zjedoduší odečtením rovnic: 1-2.
Řešení: —= -,-^-. Za vysokého tlaku:
c2n
dí fe2C02cm+fe3COii ' '        dí fc2 cq2
2. Jak se vyvíjí koncentrace A v čase, jestliže na následující reakci uplatníme přiblížení ustáleného stavu?
A^B^C
k2
Řešení: ^ = -^cA
3. Níže je ukázán mechanismus obecné kyselé katalýzy: HA + H+ HAH+,
HAH+ + B -^=~ HB+ + AH,
ve které kyselina HAH+ vzniká rychle a pak pomalu protonuje látku B. Pozor HA 7^ AH. Jak se bude měnit koncentrace kyseliny AH v čase? Vyjádřete tuto změnu rovnicí v diferenciálním tvaru, která navíc nebude obsahovat koncentraci protonů. Nápověda: poslední podmínka je splnitelná za použití disociační konstanty kyseliny HB+.
Řešení:        = k3^ciiAKriisciiB+.
4. Nekatalyzovaná reakce probíhá kinetikou prvního řádu s rychlostní konstantou k = 2 s-1. Po přidání katalyzátoru je pozorována rychlostní konstanta /c0t,s = 10 s-1. S jakou rychlostní konstantou probíhá katalyzovaná reakce?
Řešení: Jedná se o reakce bočné (paralelní), tedy pozorovaná rychlostní konstanta je součtem dvou rychlostních konstant bočných. Tedy kcat = 8 s_1.
5. Enzymaticky katalyzovaná přeměna substrátu při 25 °C je charakterizovaná Micha-elisovou konstantou KM = 0.042 M. Při počáteční koncentraci substrátu 0.890 M je počáteční rychlost reakce 2.45 x 10_4M s_1. Jaká je maximální rychlost této reakce?
Řešení: 2.57 x 10"4M s"1
6. Jaká musí být koncentrace substrátu (pro klasické schéma enzymové katalýzy), aby počáteční rychlost poklesla na 1 ji maximální rychlosti?
7. Jak změní katalyzátor rychlost zpětné reakce? Řešení: Zrychlí zpětnou reakci.
1