Ταχύτητα αντίδρασης Ως ταχύτητα αντίδρασης ορίζεται η μεταβολή της συγκέντρωσης ενός από τα αντιδρώντα ή τα προϊόντα στη μονάδα του χρόνου: ΔC C2 - C1 υ = = Δt t2 - t1 Οι μονάδες μέτρησης της ταχύτητας είναι: mol/L･s ή M/s ή M･s-1

Ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσης αντιδρώντος: Το αρνητικό πρόσημο εισάγεται, ώστε ο ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσης να έχει θετική τιμή, αφού ΔCαντιδρώντος= Cτελικό-Cαρχικό < 0

Ρυθμός μεταβολής της συγκέντρωσης προϊόντος : ΔCπροϊόντος= Cτελικό-Cαρχικό > 0

Οι ρυθμοί μεταβολής των συγκεντρώσεων των ουσιών που συμμετέχουν σε µία αντίδραση, είναι ανάλογοι των συντελεστών τους στη χημική εξίσωση της αντίδρασης.

ταχύτητας αντίδρασης N2O4  2NO2 Συγκρίνοντας τους συντελεστές των σωμάτων στη χημική εξίσωση διαπιστώνουμε                                   η ταχύτητα σχηματισμού του NO2 από τον τύπο Τα πρόσημα  -  και  +  στις δύο τελευταίες εξισώσεις υποδηλώνουν ότι το N2O4 καταναλώνεται και για το NO2 παράγεται.

ταχύτητας αντίδρασης N2O4  2NO2

Για αντίδραση του γενικού τύπου  αA + βB  γΓ + δΔ

CH4 (g) + 2 O2 (g)  CO2 (g) + 2 H2O (g) Γράψτε την σχέση που δίνει την ταχύτητα της αντίδρασης καύσης του μεθανίου (φυσικού αέριου): CH4 (g) + 2 O2 (g)  CO2 (g) + 2 H2O (g) υ = - D[CH4] Dt = - D[O2] Dt 1 2 = D[CO2] Dt = D[H2O] Dt 1 2 Προσέξτε το πρόσημο στα αντιδρώντα η συγκέντρωση τους μειώνεται με το χρόνο

Καμπύλη αντίδρασης A B ονομάζεται η γραφική παράσταση που µας δείχνει πως μεταβάλλεται η συγκέντρωση ενός αντιδρώντος ή ενός προϊόντος κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.

A B χρόνος D[A] υ = - Dt D[B] υ = Dt Καμπύλες αντίδρασης Αριθμός μορίων υ = - D[A] Dt υ = D[B] Dt

Καμπύλη αντίδρασης Η κλίση κάθε καμπύλης δείχνει την ταχύτητα κατανάλωσης του αντιδρώντος ή παραγωγής του προϊόντος αντίστοιχα.

Καμπύλη αντίδρασης Παρατηρήσεις: Η κλίση κάθε καμπύλης είναι μεγαλύτερη στην αρχή και μικρότερη στη συνέχεια μέχρι που μηδενίζεται.

Καμπύλη αντίδρασης αυτό συμβαίνει γιατί: Στην αρχή καταναλώνεται πιο γρήγορα το αντιδρών και παράγεται πιο γρήγορα το προϊόν, δηλαδή έχω μέγιστη ταχύτητα αντίδρασης (λόγω μέγιστης αρχικής συγκέντρωσης αντιδρώντων). Στη συνέχεια καθώς μειώνεται η συγκέντρωση των αντιδρώντων, μειώνεται και η ταχύτητα της αντίδρασης.

Καμπύλη αντίδρασης Στο τέλος της αντίδρασης η συγκέντρωση του αντιδρώντος ή του προϊόντος σταθεροποιείται άρα έχω τις εξής περιπτώσεις: Αν η αντίδραση είναι μονόδρομη (πλήρης): Το αντιδρών καταναλώνεται πλήρως. Έτσι C=0, ΔC=0 κι άρα υ=0. Το αντιδρών περισσεύει. Έτσι C=σταθερή, ΔC=0 κι άρα υ=0. (σταματά η αντίδραση, αφού καταναλώνεται πλήρως το άλλο αντιδρών) t C Cαρχ Cτελ Cτελ=σταθερή t C Cαρχ Cτελ=0

Καμπύλη αντίδρασης Αν η αντίδραση είναι αμφίδρομη: Κανένα από τα αντιδρώντα δεν καταναλώνεται πλήρως. Δηλ. C=σταθερή. Παρόλο ΔC=0 ισχύει υ=σταθερή ≠0 (Δυναμική ισορροπία). t C Cαρχ Cτελ Cτελ=σταθερή

Καμπύλη αντίδρασης 2C  2A +B Για κάθε 2 mol A παράγεται 1 mol B. Άρα υΑ=2υΒ. έτσι, η καμπύλη του Α έχει διπλάσια κλίση από την καμπύλη του Β.

Υπολογισμός μέσης ταχύτητας αντίδρασης 2 N2O5 (g)  4 NO2 (g) +O2 (g)

Η μέση ταχύτητα παραγωγής του ΝΟ2 για το χρονικό διάστημα 300s-400s : Παρατηρώ τη σχέση των ταχυτήτων ανάλογα με τους συντελεστές των σωμάτων στη χημική εξίσωση:

ΑΣΚΗΣΗ Για την αντίδραση 2Α + Β  C, έχουν ληφθεί τα παρακάτω πειραματικά δεδομένα ΛΥΣΗ α) 0,025 mol/L·s  και  0,011 mol/L·s β) t [A] [B] 0.8 0.5 10 0.3 0.25 30 0.14 0.17 60 0.04 0.12 α) Να βρεθεί η μέση ταχύτητα της αντίδρασης για τα χρονικά διαστήματα 0 - 10  και  0 - 30 s β) Να παρασταθούν γραφικά οι μεταβολές των Α, Β και Γ

Πειραματική μέτρηση ταχύτητας αντίδρασης Μετράμε τον παραγόμενο όγκο αερίου ανά ορισμένο χρονικό διάστημα

Br2 (aq) + HCOOH (aq) 2Br- (aq) + 2H+ (aq) + CO2 (g) χρόνος 393 nm Br2 (aq) 393 nm φως ανιχνευτής H μεταβολή της [Br2] υπολογίζεται από τη μεταβολή της ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ.

H μεταβολή της [Ο2] υπολογίζεται από τη μεταβολή της ΠΙΕΣΗΣ. 2H2O2 (aq) 2H2O (l) + O2 (g) PV = nRT P = RT = [O2]RT n V [O2] = P RT 1 υ = D[O2] Dt RT 1 DP Dt = H μεταβολή της [Ο2] υπολογίζεται από τη μεταβολή της ΠΙΕΣΗΣ.

Υπολογισμός στιγμιαίας ταχύτητας από την καμπύλη αντίδρασης Υπολογισμός στιγμιαίας ταχύτητας από την καμπύλη αντίδρασης Για να υπολογίσουμε τη στιγμιαία ταχύτητα της αντίδρασης εργαζόμαστε ως εξής: Σχεδιάζουμε την καμπύλη της αντίδρασης. Φέρνουμε την εφαπτομένη της καμπύλης στο σημείο που θέλουμε να υπολογίσουμε τη στιγμιαία ταχύτητα. Υπολογίζουμε την κλίση της εφαπτομένης, η οποία είναι ίση με το ρυθμό μεταβολής της συγκέντρωσης του αντιδρώντος ή του προϊόντος της καμπύλης. Με τη βοήθεια του ρυθμού μεταβολής υπολογίζουμε τη στιγμιαία ταχύτητα.

Br2 (aq) + HCOOH (aq) 2Br- (aq) + 2H+ (aq) + CO2 (g) Κλίση της εφαπτωμένης Κλίση της εφαπτωμένης Κλίση της εφαπτωμένης υ = - D[Br2] Dt = - [Br2]τελική – [Br2]αρχική t τελικός – t αρχικός Η στιγμιαία ταχύτητα υπολογίζεται γραφικά

Στιγμιαία ταχύτητα αντίδρασης