Παράγοντες που επιδρούν στην ταχύτητα μιας αντίδρασης

Παρουσίαση με θέμα: "Παράγοντες που επιδρούν στην ταχύτητα μιας αντίδρασης"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Παράγοντες που επιδρούν στην ταχύτητα μιας αντίδρασης
Φύση των αντιδρώντων Συγκέντρωση των αντιδρώντων Πίεση: Όταν ένα τουλάχιστον από τα αντιδρώντα είναι αέριο Θερμοκρασία Επιφάνεια επαφής των στερεών: Όταν υπάρχει στερεό αντιδρών Ακτινοβολίες Καταλύτες

2 1. Εξάρτηση της ταχύτητας από τη φύση του αντιδρώντος
1. Προσθέτουμε ένα κομμάτι διαφορετικό μέταλλο (Mg , Al , Cu ) σε κάθε σωλήνα . 2. Προσθέτουμε 5 mL διαλύματος HCl 6M σε κάθε σωλήνα . 3. Παρατηρούμε την ταχύτητα σχηματισμού του αέριου Η2 σε κάθε σωλήνα ..

3 2. Επίδραση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων
εξήγηση με την Θεωρία των συγκρούσεων Για να αντιδράσουν τα μόρια πρέπει να συγκρουσθούν 1η περίπτωση: 2 μόρια Α με 2 μόρια Β σε δοχείο όγκου V 2 μόρια A 2 μόρια B A B 4 πιθανότητες σύγκρουσης 2 x 2 A B

4 V. Μικροσκοπική εξέταση
2. Επίδραση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων εξήγηση με την Θεωρία των συγκρούσεων Για να αντιδράσουν τα μόρια πρέπει να συγκρουσθούν 2η περίπτωση: 2 μόρια Α με 3 μόρια Β σε δοχείο όγκου V 2 μόρια A A 3 μόρια B B 6 πιθανότητες σύγκρουσης 2 x 3 B B

5 V. Μικροσκοπική εξέταση
2. Επίδραση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων εξήγηση με την Θεωρία των συγκρούσεων Για να αντιδράσουν τα μόρια πρέπει να συγκρουσθούν 3η περίπτωση: 3 μόρια Α με 3 μόρια Β σε δοχείο όγκου V 3 μόρια A A 3 μόρια B B 9 πιθανότητες σύγκρουσης 3 x 3 B B

6 αύξηση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων προκαλεί
Συμπερασματικά: αύξηση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων προκαλεί αύξηση της ταχύτητας αντίδρασης. Η μαθηματική σχέση της ταχύτητας αντίδρασης με τις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων λέγεται νόμος της ταχύτητας. (βλ. παρακάτω)

7 2. Επίδραση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων
Όσο περνά ο χρόνος η συγκέντρωση των αντιδρώντων μειώνεται άρα και η ταχύτητα της αντίδρασης μειώνεται (μειώνεται η κλίση της καμπύλης αντίδρασης) 2Α + Β  C

8 2. Επίδραση της συγκέντρωσης των αντιδρώντων
ΠΡΟΣΟΧΗ !!! Αν υπάρχει στερεό αντιδρών, τότε η μεταβολή της ποσότητά του δεν επηρεάζει την ταχύτητα της αντίδρασης, γιατί δεν ορίζεται η συγκέντρωση στερεού. π.χ. C (s) + O2(g) → CO2(g) Αυξάνοντας την ποσότητα του στερεού η ταχύτητα της αντίδρασης παραμένει σταθερή.

9 3. Επίδραση της πίεσης Αύξηση της πίεσης σε αντίδραση που συμμετέχει τουλάχιστο ένα αέριο αντιδρών έχει σαν αποτέλεσμα: αύξηση της ταχύτητας της αντίδρασης εφόσον η αύξηση της πίεσης συνοδεύεται από μείωση του όγκου του δοχείου (οπότε αυξάνεται η συγκέντρωση του αερίου αντιδρώντος). όγκος V C1=n/V όγκος V/2 C2=n/V:2=2C1

10 3. Επίδραση της πίεσης καμία μεταβολή της ταχύτητας της αντίδρασης
εφόσον ο όγκος του δοχείου παραμένει σταθερός και η αύξηση της πίεσης επιτυγχάνεται π.χ. με εισαγωγή αδρανούς (ευγενούς) αερίου στο δοχείου. P1 P2>P1 όγκος V=σταθερός C1=n/V=C2=σταθερή

11 4. Επίδραση της θερμοκρασίας
Τα αντιδρώντα μόρια σε υψηλότερη θερμοκρασία κινούνται με μεγαλύτερη ταχύτητα Άρα μεγαλύτερο ποσοστό μορίων θα έχει την απαραίτητη ενέργεια για να αντιδράσει αποτελεσματικά, κι έτσι η αντίδραση θα πραγματοποιείται με μεγαλύτερη ταχύτητα. Χαμηλή θερμοκρασία Υψηλή θερμοκρασία

12 Ενέργεια ενεργοποίησης και θερμοκρασία
4. Επίδραση της θερμοκρασίας Ενέργεια ενεργοποίησης και θερμοκρασία Σε υψηλότερη θερμοκρασία ένα μεγαλύτερο ποσοστό μορίων έχει ενέργεια μεγαλύτερη από την ενέργεια ενεργοποίησης Ενέργεια αντιδρώντων μορίων Ποσοστό σύγκρουσης Μεγαλύτερο ποσοστό αποτελεσματικών συγκρούσεων Ενέργεια ενεργοποίησης

13 4. Επίδραση της θερμοκρασίας
ΣΧΗΜΑ 3.4 Η ταχύτητα μιας αντίδρασης μεταβάλλεται εκθετικά με τη θερμοκρασία. Αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 οC προκαλεί (σε πολλές περιπτώσεις) διπλασιασμό της ταχύτητας της αντίδρασης.

14 Πείραμα 1 επίδραση της θερμοκρασίας στην ταχύτητα της αντίδρασης
Πείραμα 1 επίδραση της θερμοκρασίας στην ταχύτητα της αντίδρασης 1.Τοποθετούμε από ένα σωλήνα που περιέχει διάλυμα ΚΜnΟ4 και οξαλικό οξύ α) σε ποτήρι με πάγο β) σε ποτήρι με νερό θερμοκρασία δωματίου και γ) σε ποτήρι με νερό σε θερμοκρασία 60oC Προσθέτουμε διάλυμα ΚΜnΟ4 στο σωλήνα του οξαλικό οξύ και στα τρία ποτήρια με διαφορετική θερμοκρασία 3. Παρατηρούμε το χρόνο που θα αποχρωματιστεί ο κάθε σωλήνας.

15 5. Επίδραση της επιφάνειας επαφής
μεταξύ ενός στερεού και ενός ή περισσότερων αερίων ή υγρών αντιδρώντων Κύβος με ακμή 4cm έχει εξωτερική επιφάνεια 96cm2 Η ίδια ποσότητα σε κύβους με ακμή 2cm έχει εξωτερική επιφάνεια 192cm2 Δηλαδή διπλασιάζεται η επιφάνεια επαφής διαιρώντας τον κύβο σε 8 κομμάτια

16 5. Επίδραση της επιφάνειας επαφής
Επίδραση οξέος σε μάρμαρο Π.χ. H2SO4(aq) + CaCO3(s) → CaSO4 +CO2 + H2O Μεγάλα κομμάτια στερεού (μικρός βαθμός κατάτμησης) μικρή επιφάνεια επαφής άρα λίγες συγκρούσεις και μικρή ταχύτητα αντίδρασης. Μικρότερα κομμάτια στερεού (μεγάλος βαθμός κατάτμησης) μεγαλύτερη επιφάνεια επαφής άρα περισσότερες συγκρούσεις και μεγαλύτερη ταχύτητα αντίδρασης.

17 5. Επίδραση της επιφάνειας επαφής
[CO2] t Μικρά κομμάτια μαρμάρου Μεγάλα κομμάτια μαρμάρου

18 5. Επίδραση της επιφάνειας επαφής
Mg + 2 HCl → MgCl2 + H2 Τα κατιόντα Η+ μπορούν να συγκρουστούν με τα άτομα της εξωτερικής επιφάνειας του στερεού αλλά όχι με τα άτομα στο εσωτερικό του στερεού τεμαχίου Αν η ίδια ποσότητα στερεού τεμαχιστεί σε μικρότερα κομμάτια, περισσότερα άτομα μαγνησίου θα βρίσκονται στην επιφάνεια των κόκκων και θα μπορούν να συγκρουστούν με τα κατιόντα Η+

19 5. Επίδραση της επιφάνειας επαφής
Οι πυρκαγιές σε αλευρόμυλους είναι από τις πλέον επικίνδυνες, καθώς τα άλευρα είναι σε μορφή σκόνης και αναφλέγονται με πολύ μεγάλες ταχύτητες.

20 6. Επίδραση της ακτινοβολίας
Σε ορισμένες αντιδράσεις οι ακτινοβολίες προκαλούν μοριακές μεταβολές στα αντιδρώντα με αποτέλεσμα να αλλάζει ο μηχανισμός της αντίδρασης και να αυξάνεται η ταχύτητά της.

21 Συνοπτικά : Παράγοντες που επιδρούν στην ταχύτητα μιας αντίδρασης
Φύση των αντιδρώντων Συγκέντρωση των αντιδρώντων: Αύξηση της προκαλεί αύξηση της ταχύτητας. Πίεση: Όταν ένα τουλάχιστον από τα αντιδρώντα είναι αέριο, αύξηση της πίεσης (με μείωση του όγκου) προκαλεί αύξηση της ταχύτητας. Επιφάνεια επαφής των στερεών: Αύξηση της, προκαλεί αύξηση της ταχύτητας. Θερμοκρασία: Αύξηση της θερμοκρασίας προκαλεί αύξηση της ταχύτητας. Ακτινοβολίες: Σε ορισμένες αντιδράσεις οι ακτινοβολίες προκαλούν μοριακές μεταβολές στα αντιδρώντα με αποτέλεσμα να αλλάζει ο μηχανισμός της αντίδρασης και να αυξάνει η ταχύτητά της. Καταλύτες: Ονομάζονται τα σώματα που με την παρουσία τους σε μικρά ποσά, αυξάνουν την ταχύτητα μίας αντίδρασης, ενώ στο τέλος της παραμένουν ουσιαστικά αμετάβλητα, τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά.