Kimyasal Reasiyon Mühendisliği Hız Kanunlaı 1 Tanımla Homojen Reasiyon Te fazlıdı. Heteojen Reasiyon Ço fazlıdı, easiyon genel olaa fazla aasındai aaesitlede meydana geli. Tesinmez (Te yönlü) Reasiyon Sadece bi yönde ve bu doğultuda eatanla tamamen tüeninceye ada devam ede. Tesini Reasiyon He ii doğultuda, denge onsantasyonu ile ilgili olaa eatantlaın ve üünlein onsantasyonlaına bağlı olaa yüü. 1
Tesinmez easiyonla denge şatı yomuş gibi davanı. Kısaca hiçbi tesinmez easiyon tamamen tesinmez değildi. nca, peço easiyonda denge notası tesinmez easiyon olaa abul edilen sağ taafa doğudu. 3 Hız anunlaı Hız anununu cebisel bi ifadedi ve onsantasyonuna bağlıdı. T f,, bileşenlein (T) easiyon hız sabitidi. ileşenle belli olduğundan, tanımlanan eatantın indisi ile gösteili. Geçe bi sabit değildi, faat sadece easiyonda bulunan bileşenlein onsantasyonlaından bağımsızdı. ( f( i ) ) Gaz fazı easiyonlaında atalizöe bağlıdı ve toplam basıncın bi fonsiyonu olabili. 4
Hız Sabiti İsveçli imyacı henius il defa spesifi easiyon hızının sıcalığa bağlı olduğunu önemişti. una göe, T e E RT üstel fatö (fequency facto) E ativasyon enejisi (J/mol) R gaz sabiti (8.314 J/molK, 1.987 cal/mol K) T sıcalı (K) 5 Svante henius (1859-197) İsveçli imyacı ve fizisel imya biliminin uucusu Eletolitlein iletenlilei üzeine dotoa yapmıştı. Yeteli bulunmayaa en düşü notu alan bu çalışmasıyla daha sona 1903 yılında Nobel Kimya Ödülü'nü almıştı. Tezinin en önemli yanı, saf tuzlaın veya saf suyun ileten olmadığını, oysa sudai tuz çözeltileinin ileten oldulaını açılamasıdı. henius'un açılamasına göe tuzla, çözelti oluştudulaında, yülü paçacılaa paçalanıyoladı. Yılla önce Faaday bunlaa iyon adını vemişti. Faaday, iyonlaın eletoliz posesi sonucu otaya çıacalaını düşünmesine ağmen, henius, eleti aımı olmadan da tuz çözeltileinin iyon içeebileceğini önemişti. u nedenle, çözeltiledei imyasal easiyonlaın, iyonla aasındai easiyonla olduğunu ilei sümüştü. u teoi, zayıf eletolitle için bugün hala geçelidi, faat uvvetli eletolitlein davanışlaını da bu teoi apsamına alma için Pete J. W. Debye ve Eich Hücel'in teoide bazı değişilile yapması geemişti. Kayna: http://www.msxlabs.og/foum/bilim-ww/38950-svanteahenius.html#ixzzxd9oz1h 6 3
tivasyon Enejisi tivasyon Enejisinin bulunması: ln e E RT E 1 R T ln ln() ya aşı (1/T) gafiği çizildiğinde eğim ativasyon enejisine oantılıdı. 7 henius eşitliği henius eşitliği olduça geniş bi sıcalı aalığında deneysel geçeliliği olan pe ço easiyon hız sabitinin sıcalı davanışını veen ampii bi denlemdi. tivasyon enejisi E, easiyon meydana gelmeden önce easiyona giece moleüllein sahip olması geeen minimum enejiye eşitti. RT e E Gazlaın ineti teoisinden, fatöü, moleülle aasındai çapışmanın büyülüğünü vei. u da bilite sahip olunan minimum enejidi. 8 4
Poblem Veile: Tenebionid böceğinin ağılığı 3.3 g dı. 35g lı bi topu 6.5 cm/s hızla 7º de, 13 cm/s hızla 37º de ve 18 cm/s hızla 40º de itiyo. u topu 41.5º de hangi hızla itebili? [. Heinich. The Hot-looded Insects (ambidge, Mass.: 1993).] 9 Çözüm u poblem için böceğin davanışı henius eşitliğine göe modellenebili. Esas olaa böceğin hızı () sıcalıla esponansiyel olaa atmatadı. öceğin ne ada hızla topu ittiğini hesaplama için, böceğin ativasyon enejisi (E) ve henius sabitini () hesaplamamız geelidi. 10 5
Veilei düzenlese: Hız sabiti (cm/s) 1 = 6.5 = 13 3 = 18 4 =? Sıcalı (K) T 1 = 300 K T = 310 K T 3 = 313 K T 4 = 314.5 K Poblemi gafi olaa çözme ve yalaşı bi cevap alma için, ln() ya aşılı 1/T gafiği çizili. Gafi doğusal olmalıdı ve T=314.5 K değei için ln() bulunu. 11 Göüldüğü gibi, T=314.5 için ln() = ~.95. u da 4 = 19.1 cm/s sonucunu vei. 1 6
Poblemi matematisel olaa çözelim: ve E yi yo etme için 1 ve taaf taafa oanlanısa: 13 Değişenle ( 1,, T 1, T ) yeine onulusa 14 7
henius eşitliğinde ativasyon enejisini yeleştiip 3 için () sabitini buluuz: 15 ulunan henius sabiti ile 4 için 314.5 K dei böceğin topu itme hızı: 16 8
Reasiyon deecesi Reasiyon hızı fonsiyonel olaa çıaılsa da öneilen duumu doğulama üzee deneyle geelidi. Reasiyon hızının onsantasyona bağımlılığını gösteen en genel şeilleden bii, easiyona gien imyasallaın he biinin onsantasyonunun üstel uvvet olaa geldiği haldi. Yuaıdai denlemdei onsantasyonlaın üslei easiyonun deecesini vei. Reasiyon deecesi, ineti hız anununda onsantasyonlaın uvvetini gösteen üslei temsil ede. 17 Reasiyon Deecesi nın deecesi = nin deecesi = Reasiyonun deecesi = + 18 9
19 0 10
Üünle Deece Hız eşitliği iimle Sıfı molv -1 s -1 iinci İinci s -1 Vmol -1 s -1 Üçüncü 3 (Vmol -1 ) s -1 1 Elemente hız anunlaı i easiyonda, easiyona gien he bi bileşenin stoiometi atsayısı bu bileşenlein easiyon deecesi ile aynı ise bu easiyon elemente hız anununa uya. a b c dd a b 11
Moleülaite Reasiyon deecesi ve ineti meanizma çalışmalaında bazen bi easiyonun moleülaitesine değinili. Moleülaite easiyonun hızı sınılayan adımındai atom, iyon veya moleül sayısıdı. Unimolecula easiyonun bi eatant içei. imolecula ii eatant easiyon için çapışmalıdı. Temolecula Reasiyonunun oluşması için üç eatant aşılaşmalıdı. 3 Revesible Reasiyonla Tüm tesini easiyonla için hız anunlaı, dengede halinde, easiyona gien tüm imyasallaın onsantasyonlaı ile bağlantılı temodinami bi ifade haline getiilmelidi. Denge halinde, net easiyon hızı easiyondai tüm bileşenle için sıfıdı. a b c dd K ie 0 c e a e d De b e 4 1
Tesini Reasiyonla Gaz fazı Elemente tesini İleiye doğu hız anunu Geiye doğu hız anunu 5 Tesini Reasiyonla net hız anunu,net İleiye doğu hız anunu Geiye doğu hız anunu 6 13
14 7 Net hız anunu,net,net 0 Tesini Reasiyonla 8 Denge şatı K Denge bağıntısı Tesini Reasiyonla
15 9 K Denge bağıntısı K Denge teiminin bağıntısı olaa hız anunu Tesini Reasiyonla 30 aşa bi tesini easiyon öneği ezotemi heteojen Düşü sıcalıta hız anunu: P K 1 P P Yüse sıcalıta, Ezotemi easiyon tesinidi. İlgili hız anununu bulunuz?
Elemente olmayan hız anunlaı Stoiometi atsayıla tüm easiyon için aynı değildi. H H H 1 H H 31 16