KİM-118 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

Transkript

1 KİM-8 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü Bu slaytlarda anlatılanlar sadece özet olup ayrıntılı bilgiler ve örnek çözümleri derste verilecektir.

2

3 Kimyasal kinetik: kimyasal reaksiyonların zamanla ilerleyişini ve ilerleme hızınınnasıl değiştirileceğini araştıran bilim dalıdır. Bir reaksiyonun, başlamasından denge konumuna ulaşıncaya kadar geçen süre içindeki tüm etkileşmeleri kimyasal kinetik içinde incelenir.

4 Reaksiyon Hızını Etkileyen Faktörler. Sıcaklık. Reaksiyona girenlerin konsantrasyonları 3. Katalizörler 4. Reaksiyona giren madde katı olduğunda; katı maddenin yüzey alanı hızı etkiler 5. Reaksiyona giren veya reaksiyonda oluşan madde gaz olduğunda, basınç hızı etkiler.

5 reaksiyon hızı A ve B 'nin derişimleri çarpımı ile orantılıdır. Hız sabiti adı verilen orantı katsayısı k olmak üzere r ile simgeleyeceğimiz reaksiyon hızı için; r = k [A ] [B ] Hız sabiti k'nın sayısal değeri, sıcaklığa ve reaksiyonun uygun çarpışma sayısına bağlıdır.

6 Genel olarak, bir basamaklı reaksiyonlar veya çok basamaklı reaksiyonların bir basamağı için aa + bb +.. ürünler r = k[a] a [B] b.. Reaksiyon mertebesi derişim üslerinin toplamı ile bulunur. n = a + b +...

7 .5 HIZ DENKLEMLERİ VE SICAKLIK Reaksiyon hız sabiti k'nın sıcaklıkla değişimi ilk kez Svante Arrhenius tarafından 889 yılında k=z e u E e RT olarak ileri sürülmüştür. Arrhenius denklemi adı verilen bu eşitlikte; Z u reaksiyon için belirgin olan bir sabit, e doğal logaritma tabanı (,78 ) E e reaksiyonun etkinleşme (aktifleşme) enerjisi (j/mol) R gaz sabiti (8,34 jmol - K - ) T mutlak sıcaklıktır. e -Ee/RT çarpanına Boltzmann faktörü adı verilir.

8 Arrhenius denklemi k=z e u E e RT ln k =ln Zu Ee RT log k =log Z u E e,33rt İki ayrı T ve T sıcaklıkları için ölçülen aynı reaksiyonun hız sabitleri k ve k ise, denklemi iki kez yazılıp taraf tarafa çıkarılarak: log k k = E,33 a R ( T T - x T T )

9 .6 SIFIRINCI DERECE REAKSİYONLARININ KİNETİĞİ Sıfırıncı dereceden reaksiyonlarda, reaksiyon hızı reaksiyona giren maddenin derişiminden bağımsızdır. r=-d[a]/dt=k[a] n n= olduğundan mertebe sıfırdır. Yani r=k olur.

10 Sıfırıncı Mertebeden Reaksiyonlar H ı z [ ] A = = ka [ ] = k t d [ A] = k[ A] = k d[ A] = kdt d[ A] dt A = A o t k dt [ A] [ A] = kt [ A] = [ A] kt [A] A nın başlangıç konsantrasyonu, t= [A], t anındaki konsantrasyon [A]= mol dm -3 t= saat k= mol dm -3 s - (Sıfırıncı mertebeden reaksiyon için hız sabitinin birimi)

11 Sıfırıncı mertebe, yarılanma süresi [ A] = [ A] kt Hız ifadesinde [A] yerine, [A] / alınırsa, t / olmalıdır. [ A] [ A] = kt / [ A] / = kt [ A] = kt/ t / = [ A] k o

12 Birinci Mertebeden Reaksiyonlar Birinci dereceden tepkimeler genellikle A Ürünler olarak gösterilebilir. Hız = - [A] t [ A] [ ] kt [ A ] = [ A] log [ ] ln A d =k A dt [ ] kt,33 A o [ ] t [ A] A d A = log k dt = log A A = [ ] [ ] A kt,33 [A], t anındaki konsantrasyon, [A] A nın başlangıç konsantrasyonu [A]= mol dm -3 t= saat k= zaman - (Birinci mertebeden reaksiyon için hız sabitinin birimi)

13 Birinci mertebe, yarılanma süresi log [ A] kt / [ A] = / /,33 log = kt,33 t /,33log k = t/ =,693 k veya ln [A] [A] / ln t ½ = = k k =.693 k

14 .8 İKİNCİ DERECEDEN REAKSİYONLARININ KİNETİĞİ İkinci dereceden reaksiyonlar iki aynı veya farklı molekülün etkin çarpışması sonucu olur. A ürünler A + B ürünler Eğer [A] = [B] ise - d[a] =k [A] dt Eğer [A] = [B] ise [ A] - d[a] dt d =k A dt A o [ ] t [ A] A d A = [ ] k dt =k [A][B] k: L mol - s - (İkinci mertebeden reaksiyon için hız sabitinin birimi) = + k t [A] [A ] veya [A] - = kt [A]

15 İkinci derece yarılanma süresi [A] = [A] / ve t = t / alınarak [A] = [A ] + k t = kt + [A ] [A] - [ A] [ A] = kt [ A] = kt t = k[a]