[A]: 1,0 → 0,6 mol/L în 20 s
Calcul
(1,0 − 0,6) / 20
Rezultat
0,02 mol·L⁻¹·s⁻¹
Cinetică chimică: viteza de reacție și catalizatorii
Reacții lente și rapide, viteza de reacție, legea vitezei cu ordine parțiale, constanta de viteză și unitatea ei, factorii care influențează viteza și rolul catalizatorilor.
- 20 min
- La BAC: I.A · III.F.2
- Verificat pe bareme
ții minte doar fișa asta și ești acoperit
Fișa de aur
- 01
v = k · [A]^nA · [B]^nB; ordinul parțial vine din enunț (nu din coeficienții ecuației).
- 02
k = v / ([A]^nA · [B]^nB). Cu nA = 1, nB = 2, [A] = 0,4, [B] = 0,1 mol/L și v = 2·10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹: k = 0,5 L²·mol⁻²·s⁻¹.
- 03
Unitatea lui k depinde de ordinul total n: (mol/L)^(1−n) · s⁻¹: n = 1: s⁻¹; n = 2: L·mol⁻¹·s⁻¹; n = 3: L²·mol⁻²·s⁻¹.
- 04
Viteza crește cu concentrația, temperatura, suprafața (la solide) și în prezența catalizatorului.
- 05
Catalizatorul mărește viteza, nu se consumă și nu modifică ΔrH.
1 din 7
Pe scurt
Culorile din lecție:termencifră, datăidee-cheie
- Reacții lente (rugina) și rapide (neutralizarea, explozia).
- Viteza: v = Δc/Δt, în mol·L⁻¹·s⁻¹.
- Legea vitezei: v = k·[A]^nA·[B]^nB; k = constanta de viteză.
- Factori: concentrația, temperatura, suprafața de contact, catalizatorul.
- Catalizatori: măresc viteza, nu se consumă, nu modifică ΔrH.
Viteza de reacție
Pentru o reacție A → produși: v = −Δ[A] / Δt (scade [A]) sau v = Δ[P] / Δt (crește [P]).
| Date | Calcul | Rezultat |
|---|---|---|
| [A]: 1,0 → 0,6 mol/L în 20 s | (1,0 − 0,6) / 20 | 0,02 mol·L⁻¹·s⁻¹ |
Un catalizator modifică ΔrH?
Nu; mărește viteza, nu schimbă entalpia de reacție.
Dă un exemplu de reacție lentă și unul de reacție rapidă.
Lentă: coroziunea fierului; rapidă: neutralizarea HCl + NaOH.
Legea vitezei și constanta de viteză
Pentru A + B → produși, cu ordinele parțiale nA = 1 și nB = 2: v = k · [A] · [B]².
- Scrie legea vitezei
Cu ordinele din enunț: v = k·[A]¹·[B]².
- Izolează k
k = v / ([A]·[B]²).
- Calculează
k = 2·10⁻³ / (0,4 · 0,1²) = 2·10⁻³ / (4·10⁻³) = 0,5.
- Unitatea
Din ordinul total 3: L²·mol⁻²·s⁻¹ (dimensional, mol·L⁻¹·s⁻¹ = k · (mol/L)³).
Ordin totalUnitatea lui k
1
s⁻¹
2
L·mol⁻¹·s⁻¹
3
L²·mol⁻²·s⁻¹
| Ordin total | Unitatea lui k |
|---|---|
| 1 | s⁻¹ |
| 2 | L·mol⁻¹·s⁻¹ |
| 3 | L²·mol⁻²·s⁻¹ |
Cum se schimbă viteza: dacă v = k·[A]·[B]², dublarea lui [A] dublează viteza, dublarea lui [B] o mărește de 4 ori, dublarea ambelor, de 8 ori. Dacă v = k·[A]²·[B] cu k = 0,5 L²·mol⁻²·s⁻¹, [A] = 0,2 și [B] = 0,1 mol/L: v = 0,5 · 0,04 · 0,1 = 2·10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹.
Viteza crește cu pătratul lui [B]
Cât este k dacă v = 2·10⁻³ mol·L⁻¹·s⁻¹, [A] = 0,4, [B] = 0,1 mol/L, nA = 1, nB = 2?
k = 0,5 (L²·mol⁻²·s⁻¹).
Factori care influențează viteza
FactorEfect asupra vitezei
Concentrația reactanților
crește când concentrația crește (apare în legea vitezei)
Temperatura
crește cu temperatura (crește k)
Suprafața de contact (solide)
crește prin mărunțire
Catalizatorul
crește (coboară energia de activare)
| Factor | Efect asupra vitezei |
|---|---|
| Concentrația reactanților | crește când concentrația crește (apare în legea vitezei) |
| Temperatura | crește cu temperatura (crește k) |
| Suprafața de contact (solide) | crește prin mărunțire |
| Catalizatorul | crește (coboară energia de activare) |
Catalizatori
Catalizatorul mărește viteza, nu se consumă (se regăsește la sfârșit), nu modifică ΔrH și nu deplasează echilibrul; mărește viteza ambelor sensuri. Exemple: V₂O₅ la oxidarea SO₂, Pt/Ni la hidrogenare, enzimele (catalizatori biologici).
Ce schimbă catalizatorul
Ce se cere la BAC
Greșeli care costă puncte
- Folosești coeficienții ecuației în loc de ordinele parțiale date.
- Uiți unitatea de măsură a constantei de viteză.
- Spui că k depinde de concentrații.
- Crezi că catalizatorul modifică entalpia de reacție.
Termeni-cheie
- Viteza de reacție
- Variația concentrației unui reactant sau produs în unitatea de timp; se exprimă în mol·L⁻¹·s⁻¹.
- Legea vitezei
- Relația v = k · [A]^nA · [B]^nB între viteză și concentrațiile reactanților; ordinele parțiale nA, nB se determină experimental.
- Constanta de viteză (k)
- Factorul de proporționalitate din legea vitezei; depinde de natura reactanților, de temperatură și de catalizator, nu de concentrații.
- Ordin parțial de reacție
- Exponentul concentrației unui reactant în legea vitezei; ordinul total este suma lor.
- Catalizator
- Substanță care mărește viteza unei reacții fără să se consume în reacție și fără să modifice entalpia de reacție.
- Reacție lentă / rapidă
- Lentă: durează de la minute la ani (ruginirea fierului); rapidă: practic instantanee (neutralizarea, precipitările în soluție, explozii).