Factorii care influenteaza viteza de reactie
Viteza de reactie depinde de numerosi factori cei mai importanti fiind concentratia reactantilor si temperatura.Ar fi foarte complicat sa se gaseasca o expresie generala care sa indice dependenta constantei de viteza de toti acesti factori.De aceea se procedeaza astfel: se considera pe rand toti factorii constanti,cu exceptia unuia si se urmareste apoi influenta acestuia asupra vitezei de reactie.
Influenta concentratiei asupra vitezei de reactie
Viteza de reactie creste cu concentratia substantelor care iau parte la reactie.
Presupunem ca la inceputul reactiei concentratia a doua substante A si B este 0,1 mol/l.Daca marim concentratia substantei A de zece ori numarul de ciocnir de molecule va creste de zece ori si viteza de r 636j923g eactie va fi de zece ori mai mare.Daca marim si concentratia substantei B de zece ori, viteza de reactie va creste de o suta de ori .
Rezulta ca viteza de reactie este proportionala cu produsul concentratiilor molare ale substantelor intrate in reactie
Influenta temperaturii asupra vitezei de reactie
S-a observat ca viteza unei reactii creste odata cu ridicarea temperaturii.determinarile experimentale arata ca la o crestere de temperatura cu numai 10grade C viteza creste de 2-3 ori.Cresterea vitezei se datoreaza maririi numarului de ciocniri dintre molecule deoarece cresterea temperaturii mareste mobilitatea moleculelor ,iar probabilitatea de a se ciocni intre ele este mai mare.Numarul care ne arata de cate ori creste viteza de reactie pentru fiecare interval de temparatura de 10 grade C se numeste coeficient de temperatura al vitezei de reactie.
Ridicarea temperaturii sau micsorarea energiei de activare sunt posibilitati de a mari viteza de reactie
Pentru a reactiona moleculele activate trebuie sa se ciocneasca numai intr-o anumita pozitie favorabila.In momentul ciocnirii moleculelor de tipul A cu cele de tipul B acestea pot avea o orientare nefavorabila formarii complexului activat sau o orientare favorabila. Daca este satisfacuta conditia de orientare reactia va avea loc numai in cazul in care moleculele au o enrgie suficient de mare pentru a forma un complex activat cu o energie potentiala mai mare decat a reactantilor si a produsilor.Conform teoriei « Complexului Activa « ciocnirile dintre moleculele reactantilor sunt eficace numai atunci cand satisfac conditia geometrica (de orientare) si energetica.
De exemplu reactia de formare a acidului iodhidric prin ciocnirea a doua molecule (ciocnire bimoleculara ),cu orientare favorabila se va forma un complex activat cu o energie suficient de mare pentru a se produce o redistribuire a legaturilor ,conducand la formarea de noi legaturi(H- I)
Relatia dintre energia de activare si efectul termic al unei reactii chimice
Orice reactie chimica poate fi imaginata ca un sistem capabil sa treaca de la o stare energetica initiala la una finala , trecere insotita de un schimb de caldura , cu exteriorul , ce poarta numele de efect termic al reactiei
Pentru trecerea de la o stare la alta moleculele reactantilor trebuie sa depaseasca o anumita bariera de energie sau sa posede cel putin aceasta energie.Cantitatea de energie primita de moleculele reactantilor pentru depasirea barierei de energie poarta numele de energie de activare. La trecerea moleculelor din starea activata in starea finala exista o degajare de energie.
Diferenta dintre energia reactantilor si energia produsilor de reactie constituie efectul termic al reactiei chimice.Reactiile pot fi exoterme (cu degajare de caldura) si endoterme (cu absorbtie de caldura).
Rezulta ca :
energia de activare este mai mare in reactia endoterma decat in reactia exoterma ;
in reactia exoterma energia moleculelor produsilor de reactie este mai mica decat energia moleculelor reactantilor iar diferenta dintre ele este egala cu caldura de reactie care fiind degajata , are valori negative ;
In reactia endoterma , energia moleculelor produsilor de reactie este mai mare decat energia moleculelor reactantilor , diferenta dintre ele fiind egala cu caldura de reactie absorbita.
Influenta catalizatorilor asupra vitezei de reactie
Catalizatorii sunt substante care modifica viteza de reactie, iau parte la reactia chimica intr-un anumit stadiu al ei , dar se regasesc neschimbati la sfarsitul reactiei.Catalizatorii se caracterizeaza prin asa numita activitate catalitica.
Catalizatorii au urmatoarele proprietati generale :
folositi in cantitati mici , sunt de cele mai multe ori suficienti pentru a produce reactia intre cantitati mari de reactanti;
catalizatorul nu modifica echilibrul chimic ci determina atingerea lui mai rapida.Catalizatorul accelereaza in acelasi timpo si aceeasi masura atat reactia directa cat si inversa , astfel ca echilibrul chimic nu se deplaseaza ci se stabileste mai repede ;
are rolul de micsora energia de activare a reactantilor ;
modifica macanismul reactiei schimband si ordinul de reactie.De exemplu descumpunerea acidului iodhidric , reactie de ordinul II , in faza gazoasa devine reactie de ordinul I in prezenta platinei catalizator ;
selectivitatea catalizatorilor se caracterizeaza prin capacitatea lor de a alege numai un anumit tip de reactie din mai multe posibile dintr-un sistem de reactie.
Tipuri de reactii catalitice
Un principiu de clasificare a reactiilor catalizate este dupa starea de agregare (faza) in care se afla catalizatorul si reactantii.In cazul in care catalizatorul se gaseste in aceeasi stare de agregare cu sistemul catalizat este vorba de o reactie cataitica omogena.Acest tip de cataliza are loc in faza gazoasa sau lichida.
Cataliza omogena - in faza gasoasa - o aseamenea reactie catalitica este reactia care loc intre Cl si H cu formare de HCl.
- in faza lichida - cele mai frecvente reactii catalitice in sistemul omogen sunt cele care au loc in solutie .Catalizatorii in astfel de cazuri au proprietati acide sau bazice.
Cataliza eterogena ( cataliza de contact) - are loc intre reactanti care se gasesc in stare gazoasa sau lichida , iar catalizatorul este solid ( de obicei pulberi metalice , oxizi sau saruri).\
Mecanismul general dupa care se desfasoara o reactie este alcatuit din urmatoarele etape :
difuziunea reactantilor catre suprafata catalizatorului ;
adsorbtia unuia sau mai multor componenti pe suprafata ;
reactia in stratul adsorbit ( reactie pe suprafata) ;
desorbtia produsilor de reactie de pe suprafata catalizatorului ;
difuziunea produsilor de reactie in faza invecinata .
Un rol destul de important il are atat suprafata catalizatorului care trebuie sa fie cat mai mare cat si natura suprafetei catalizatorului . Nu toata suprafata catalizatorului poseda o activitate uniforma , ci exista anumite centre ale cristalitelor,pori unde exista atomi cu valente nesaturate care pot adsorbi alte substante centre active.
Adsorbtia produce o deformare a moleculei, o slabire a anumitor legaturi din molecula, marind astfel reactivitatea acesteia. Adsorbtia pe catalizator micsoreaza energia de activare prin modificarea mecanismului.
|
