Temperatura a szybkość i stała równowagi

Forum chemiczne zajmujące się badaniem zjawisk makroskopowych, atomowych, subatomowych i międzycząsteczkowych w układach chemicznych, przy uwzględnieniu praw i pojęć fizyki
Karmel
Posty: 18
Rejestracja: 10 wrz 2014, o 18:28

Temperatura a szybkość i stała równowagi

Post autor: Karmel »

Cześć wszystkim,

Skoro temperatura powoduje wzrost szybkości reakcji zarówno egzo-, jak i endotermicznej, to dlaczego w przypadku reakcji odwracalnych mówi się, że wzrost temperatury przesuwa równowagę w lewo lub prawo (wiadomo, w zależności od efektu termicznego)?

Czyli np.
A + B = AB , H<0 gdzie A+B AB (z prędkością V1). AB A + B (z prędkością V2)

Wzrost T powoduje wzrost szybkości V1 i V2, ale przesuwa równowagę w lewo, czyli V2 V1

Mam duże trudności w tym miejscu.
Pzdr
Awatar użytkownika
plontaj
Posty: 80
Rejestracja: 1 sie 2013, o 22:09

Re: Temperatura a szybkość i stała równowagi

Post autor: plontaj »

A + B = AB , H<0 gdzie A+B AB (z prędkością V1). AB A + B (z prędkością V2)

Wzrost T powoduje wzrost szybkości V1 i V2, ale przesuwa równowagę w lewo, czyli V2 V1

Mam duże trudności w tym miejscu.
Tak na wstępie:

-dC/dt=f(T)g(C)
f(T) - zależnośc temperaturowa - zazwyczaj opisywana zależnością Arheniusowską
g(C) - zależność od stężęń - zazwyczaj funkcja potęgowa gdzie występują stężenia substratów, czasami produktów podniesione do odpowiednich potęg.

Czasami natomiast tych dwóch funkcji nie można rozdzielić - funkcja wymierna (np. wyrażenie na szybkość postawania HBr).

Ogolnie postać wyrażenia zależy od mechanizmu reakcji.

Dla reakcji elementranych przyjmuje się, że f(T) jest stałą szybkości k, oraz g(C) jest funkcją potęgową stężeń substratów zgodną z prawem działania mas.

Zakładając, że rozważamy reakję elementarną:
A + B = AB
jej szybkość r wyrazimy jako: r=kp*A*B-kl*AB, r=-dA/dt=-dB/dt=dAB/dt

widać, że stała równowagi tej reakcji wynosi: K=kp/kl=AB/(A*B) a rozpisując dalej wg zależności Arheniusa:

K=k0p*exp(-Eap/RT) / k0l*exp(-Eal/RT)

dalej: K*k0l*exp(-Eal/RT)=k0p*exp(-Eap/RT)
logarytmując: ln(K)+ln(k0l)-Eal/RT=ln(k0p)-Eap/RT

ostatecznie: ln(K) + ln(k0l/k0p) = (-Eap+Eal)/RT = -(Eap-Eal)/RT
różniczkując po T: d(ln(K))/dT = (Eap-Eal)/RT^2

Jeżeli Eaplt Eal to reakcja jest exo
EapEal to reakcja jest endo

Orzywiście zakładam, że reakcja w prawo i w lewo przechodza przez ten sam kompleks aktywny.

Widać, że szybkość zmiany stałej K w zależności od temperatury jest determinowana wartością różnicy energii aktywacji reakcji w prawo i w lewo.

Eap - Eal = dHr

Innymi słowy: jeżeli energia aktywacji reakcji w prawo jest większa niż reakcji w lewo to mamy reakcję endo - stała K będzię się zwiększać wraz z temperaturą, natomiast jeżeli energia aktywacji w prawo jest mniejsza niż w lewo to mamy reakcję exo - stała K będzie się zmniejszać wraz z temperaturą.
Karmel
Posty: 18
Rejestracja: 10 wrz 2014, o 18:28

Re: Temperatura a szybkość i stała równowagi

Post autor: Karmel »

Dzięki bardzo za taką wyczerpującą odpowiedź! Chyba mam ogólne pojęcie
Awatar użytkownika
plontaj
Posty: 80
Rejestracja: 1 sie 2013, o 22:09

Re: Temperatura a szybkość i stała równowagi

Post autor: plontaj »

Przypomnę jeszcze tylko, że wyrażenie makrokinetyczne reakcji jest niezwykle żadko zgodne z prawem działania mas (na 99% nie jest zgodne), a jeżeli już tak jest, to najczęściej tylko w ograniczonym zakresie stężeń.

Osobiście unikałbym, właśnie takich uproszczeń (jak w artykule) odnośnie realnych reakcji, które często mają bardzo skomplikowane mechanizmy, nie mówiąc już o towarzyszącej jej heterogeniczności, procesach dyfuzji i adsorpcji.
Awatar użytkownika
DMchemik
Posty: 4052
Rejestracja: 26 wrz 2006, o 23:43

Re: Temperatura a szybkość i stała równowagi

Post autor: DMchemik »

ale to miało być tylko celem wyjaśnienia uczniom, głównie pod katem matury. Nie trzeba tam wnikać w rzeczywiste procesy nieelementarne.

Zawsze możesz napisać artykuł na wyższym poziomie i podesłać do opublikowania, widzę że lubisz takie rzeczy -)
ODPOWIEDZ
  • Podobne tematy
    Odpowiedzi
    Odsłony
    Ostatni post

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Google Adsense [Bot] i 1 gość