Kinetik. Föreläsning 3

Relevanta dokument
Kinetik. Föreläsning 2

Kinetik, Föreläsning 2. Patrik Lundström

Kemisk reaktionskinetik. (Kap ej i kurs.)

Avsnitt 12.1 Reaktionshastigheter Kemisk kinetik Kapitel 12 Kapitel 12 Avsnitt 12.1 Innehåll Reaktionshastigheter Reaktionshastighet = Rate

Kapitel 12. Kemisk kinetik

KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi. KINETIK 2(2) A: Kap

Kinetik. Föreläsning 1

Kinetik. Föreläsning 4

Reaktionskinetik...hur fort går kemiska reaktioner

Kinetik, Föreläsning 1. Patrik Lundström

2BrO 2 (mycket snabb) Härled, med lämpligt valda approximationer, uttryck för (a) förbrukningshastigheten

EXPERIMENTELLT PROV ONSDAG Provet omfattar en uppgift som redovisas enligt anvisningarna. Provtid: 180 minuter. Hjälpmedel: Miniräknare.

Bestämning av hastighetskonstant för reaktionen mellan väteperoxid och jodidjon

KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi. KINETIK 1(2) A: Kap

KINETIK 1(2) A: Kap Vad är kinetik? 14.1 Koncentration och reaktionshastighet. KEM A02 Allmän- och oorganisk kemi

Kemisk Dynamik för K2, I och Bio2

Kapitel Kapitel 12. Repetition inför delförhör 2. Kemisk kinetik. 2BrNO 2NO + Br 2

Kapitel Repetition inför delförhör 2

Kap 2 Reaktionshastighet. Reaktionshastighet - mängd bildat eller förbrukat ämne per tidsenhet

Energi, katalys och biosyntes (Alberts kap. 3)

Repetition F9. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Kemiska reaktioner och reaktionshastigheter. Niklas Dahrén

Bestämning av hastighetskonstant och aktiveringsenergi för reaktionen mellan väteperoxid och jodidjon i sur lösning Jodklockan

Repetition F12. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Lösning till dugga för Grundläggande kemi Duggauppgifter enligt lottning; nr X, Y och Z.

Kemisk jämvikt. Kap 3

4. Kemisk jämvikt när motsatta reaktioner balanserar varandra

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi. Spontanitet Entropi Fri energi Jämvikt

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Laboration Enzymer. Labföreläsning. Introduktion, enzymer. Kinetik. Första ordningens kinetik. Michaelis-Menten-kinetik

Kapitel 17. Spontanitet, Entropi, och Fri Energi

Konc. i början 0.1M 0 0. Ändring -x +x +x. Konc. i jämvikt 0,10-x +x +x

Lämpliga uppgifter: 2.3, 2.7, 2.9, 2.10, 2.17, 2.19, 2.21, 20.1, 20.3, 20.4,

Repetition F4. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

dess energi ökar (S blir mer instabilt) TS sker tidigare i reaktionen strukturen på TS blir mer lik S (2p).

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F13

Tentamensskrivning i FYSIKALISK KEMI Bt (Kurskod: KFK 162) den 19/ kl

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

jämvikt (där båda faserna samexisterar)? Härled Clapeyrons ekvation utgående från sambandet

Materialfysik vt Kinetik 5.1 Allmänt om kinetik. [Mitchell 3.0; lite ur Porter-Easterling 5.4]

Reaktionsmekanismer. Kap 6

Fysikaliska modeller. Skapa modeller av en fysikalisk verklighet med hjälp av experiment. Peter Andersson IFM fysik, adjunkt

Reaktionsmekanismer. Kap 6

Tentamen i Allmän kemi 7,5 hp 5 november 2014 ( poäng)

Exoterma och endoterma reaktioner. Niklas Dahrén

I en utspädd sur lösning faller sackaros sönder enligt följande reaktion: När man följde reaktionen som en funktion av tiden erhölls följande data:

Jämviktsuppgifter. 2. Kolmonoxid och vattenånga bildar koldioxid och väte enligt följande reaktionsformel:

Tentamen i Termodynamik för K och B kl 8-13

TENTAMEN i FYSIKALISK-ORGANISK KEMI 7,5 hp, NKEC , kl

TENTAMEN I KEMI TFKE16 (4 p)

Arbete TD7 Datorövning i reaktionskinetik

Aggregationstillstånd

Övningar Homogena Jämvikter

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Onsdag den 22 augusti 2012 kl 8:30-13:30 i V. Examinator: Bitr. Prof.

Föreläsning 13: Multipel Regression

Lite basalt om enzymer

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Fredagen den 22 december 2006 kl 8:30-12:30 i V. Man får svara på svenska eller engelska!

Föreläsning 4. Koncentrationer, reaktionsformler, ämnens aggregationstillstånd och intermolekylära bindningar.

Allmän Kemi 2 (NKEA04 m.fl.)

SF1513 NumProg för Bio3 HT2013 LABORATION 4. Ekvationslösning, interpolation och numerisk integration. Enkel Tredimensionell Design

y y 1 = k(x x 1 ) f(x) = 3 x

Kapitel , 2102 Exempel som löses i boken a) Löneökning per månad: 400 kr. b) Skattehöjning per månad: 5576 kr 5376 kr = 200 kr.

1. Introduktion. Vad gör senapsgas så farlig?

Definition Materialfysik II Ht Kinetik 5.1 Allmänt om kinetik. Massverkningslagen (eng. law of mass action ) Processer

Matematik 3c Kap 2 Förändringshastighet och derivator

Kemiska reaktioner: Olika reaktionstyper och reaktionsmekanismer. Niklas Dahrén

Tentamen i Kemisk reaktionsteknik för Kf3, K3 (KKR 100) Lördagen den 19 december 2009 kl 8:30-13:30 i Hörsalar på hörsalsvägen

d dx xy ( ) = y 2 x, som uppfyller villkoret y(1) = 1. x, 0 x<1, y(0) = 0. Bestäm även y( 2)., y(0) = 0 har entydig lösning.

KEMA02 Oorganisk kemi grundkurs F12

Kemisk jämvikt. Kap 3

Kan du det här? o o. o o o o. Derivera potensfunktioner, exponentialfunktioner och summor av funktioner. Använda dig av derivatan i problemlösning.

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 13-18

Del I: Lösningsförslag till Numerisk analys,

2. Transitions state theory för att jämföra relativa reaktiviteten hos olika substrat

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 14-19

4 rörelsemängd. en modell för gaser. Innehåll

SF1625 Envariabelanalys

Lösningar till tentamen i Kemisk termodynamik

Kemisk jämvikt. Kap 3

med angivande av definitionsmängd, asymptoter och lokala extrempunkter. x 2 e x =

Fysikaliska modeller

18. Fasjämvikt Tvåfasjämvikt T 1 = T 2, P 1 = P 2. (1)

Biokemi. SF1538 Projekt i simuleringsteknik. Skolan för teknikvetenskap. Introduction. Michael Hanke. Kemiska reaktioner

NUMPROG, 2D1212, vt Föreläsning 9, Numme-delen. Stabilitet vid numerisk behandling av diffekvationer Linjära och icke-linjära ekvationssystem

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2 och Kf2 (KVM090) kl i V

Kapitel 5. Gaser. är kompressibel, är helt löslig i andra gaser, upptar jämt fördelat volymen av en behållare, och utövar tryck på sin omgivning.

2. SUBSTITUTION (Nukleofil substitution) S N 2

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Föreläsningen ger en introduktion till differentialekvationer och behandlar stoff från delkapitel 18.1, 18.3 och 7.9 i Adams. 18.

4 Fler deriveringsregler

Valenselektroner = elektronerna i yttersta skalet visas nedan för några element ur grupperna

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Fast fas Flytande fas Gasfas

Om Murry Salbys ekvation

Sammanfattning av räkneövning 1 i Ingenjörsmetodik för ME1 och IT1. SI-enheter (MKSA)

Homogen gasjämvikt: FYSIKALISK KEMI. Laboration 2. Dissociation av dikvävetetraoxid. N2O4(g) 2 NO2(g)

Kemi och energi. Exoterma och endoterma reaktioner

Tentamen i KEMI del A för basåret GU (NBAK10) kl Institutionen för kemi, Göteborgs universitet

Innehåll. Bilagor 1-8

Kap Inversfunktion, arcusfunktioner.

Transkript:

Kinetik Föreläsning 3

Reaktioner som går mot ett jämviktsläge ALLA reaktioner går mot jämvikt, här avses att vid jämvikt finns mätbara mängder av alla i summaformeln ingående ämnen. Ibland kan dock hastigheten för den återgående reaktionen att försummas Exempel: Reaktion i fram- och återgående riktning, båda 1:a ordningen, hastighetskonstanter k resp. k, A B v = d A dd = k A k [B] För att beräkna hur snabbt [A] förändras måste vi alltså även ta hänsyn till hur snabbt A bildas från B! Notera att v = 0, inte att k och k = 0!!!

Reaktionshastigheter och jämviktskonstanter Vid jämvikt ändras definitionsmässigt inga koncentrationer med tiden och därmed är alla tidsderivator = 0. För reaktionen A B erhålls k [A] eq = k [B] eq B ee A ee = k k = K c K c är jämviktskonstanten (ej den termodynamiska). Sambandet mellan hastighetskonstanterna och koncentrationsjämviktskonstanten är viktigt och används ofta vid kinetiska studier. Om två är kända kan den tredje räknas ut. Detta används ofta i t.ex. enzymkinetik.

Hur studera kinetik för reversibla reaktioner? Relaxationsmetoder Jämvikten störs genom snabb temperaturändring (5-10 K/µs upp till 10 13 K/ns) eller tryckförändring. Urladdning av kondensator eller laserpuls kan utnyttjas för att få denna snabba temperaturökning. Om jämviktskonstanten är temperatur- eller tryckberoende måste reaktionen gå till ett nytt jämviktsläge Detta kan studeras och mycket snabba förlopp kan mätas elektroniskt. RELAXATION = Återgång till jämvikt

Hur studera kinetik för reversibla reaktioner? Relaxationsmetoder Jämvikten får ställa in sig vid en temperatur Vid tiden t 0 ändras temperaturen så att jämviktskonstanten ändras från K c till K c = [B] eq /[A] eq

Hur studera kinetik för reversibla reaktioner? Relaxationsmetoder Som figuren på förra bilden är ritad kommer K c att öka när temperaturen höjs, och systemet börjar genast närma sig det nya jämviktsläget. x är avvikelsen från jämviktskoncentrationen och dess startvärde är x 0. Det går då att visa att: x = x 0 e t/τ där τ = relaxationstiden som för vårt fall kan skrivas (se Just. 21.4, tiden måste räknas från tiden t 0 i figuren): 1 τ = k + kk Relaxationstiden (eller snarare 1/ τ ) har liknande funktion som tidskonstanten för en vanlig 1:a ordningens reaktion, där ju 1/τ = k.

Reaktionshastigheters temperaturberoende Notera att temperaturberoendet för reaktionshastigheten vanligtvis sitter i hastighetskonstanten, k, eftersom reaktionsordningen i allmänhet är oberoende av temperatur inom vida temperaturintervall.

Arrhenius ekvation beskriver reaktioners temperaturberoende Svante Arrhenius fann 1884 att följande samband mellan k och T ofta gäller: Ekvationen var från början fenomenologisk, det vill säga den syftade till att beskriva ett samband, inte förklara det. k = A e E a R T eller logaritmerat: Notera att vi ofta logaritmerar ekvationer eftersom det många gånger gör icke-linjära ekvationer linjära och därmed lättare att studera. ln k = E a R T + ln A

Arrhenius ekvation forts. A = frekvensfaktorn eller pre-exponentiella faktorn samma enhet som k E a = aktiveringsenergin enhet J/mol, se nedan R = gaskonstanten använd alltid 8,3145 J/(K mol)! T = temperatur - måste anges i Kelvin!

Fysikalisk innebörd av E a och A: Frekvensfaktorn (A) är ett mått på totalt antal kollisioner per tidsenhet vid koncentrationen = 1. Den har samma enhet som k. Att två molekyler kolliderar betyder inte nödvändigtvis att de reagerar. Antalet lyckade kollisioner per tidsenhet ges alltså av k = A e E a R T Totalt antal kollisioner per tidsenhet Sannolikhet att en kollision leder till reaktion

Fysikalisk innebörd av E a och A: Aktiveringsenergin (E a ) är den minimala energi som krävs för att ett aktiverat komplex skall bildas. Det motsvarar maximat på kurvan i figuren nedan. Reaktionen sker enligt B + C [BC] ac [BC] ts P Notera att dessa båda begrepp ofta används synonymt ac - aktiverat komplex, som kan gå tillbaka till reaktanter ts - transition state (= övergångstillstånd), härifrån finns ingen återvändo. Kan vara någon deformation av det aktiverade komplexet.

Hur bestämma aktiveringsenergin? Antag följande temperaturberoende för hastighetskonstanten T (K) 700 730 758 787 813 840 909 1000 k (M/s) 0.01 0.035 0.105 0.343 0.787 2.16 20.1 145 1. Beräkna 1/T och ln(k) (10 3 )/T 1.43 1.37 1.32 1.27 1.23 1.19 1.10 1.0 ln(k) -4.51-3.35-2.25-1.07-0.24 1.19 3.00 4.98 2. Avsätt ln(k) mot 1/T och passa en rät linje. Lutning = -E a /R, intercept = ln(a) ln k = E a + ln A R T

Utvidgad definition av aktiveringsenergi I vissa fall får man ingen rät linje i Arrheniusdiagrammet. Då används en utvidgad definition E a = R T 2 d(ll k) dd Notera att den vanliga definitionen av aktiveringsenergi är ett specialfall av denna definition.

A B Aktiveringsenergier och reversibla kontra irreversibla reaktioner v framåt = k [A] v bakåt = k [B] måste över barriären E a måste över barriären E a E a Eftersom hastighetskonstanten är beroende av aktiveringsenergin betyder det att om skillnaden mellan E a och E a är tillräckligt stor kan reaktionshastigheten bakåt försummas även när [A] är mycket liten. Vi kallar sådana reaktioner irreversibla.

Hastighetsbestämmande steg Jämför följande reaktionsmekanismer: Vad krävs för att ett steg ska vara hastighetsbestämmande?

Elementärreaktioner Dessa är resultatet av en molekylär händelse så att ett aktiverat komplex bildas och (mellan)produkt(er) uppkommer. Antalet molekyler som bildar aktiverat komplex anger molekylariteten. Unimolekylär: en molekyl undergår spontan förändring (ex. sönderfall, isomerisering ). Alltid 1:a ordningen. Bimolekylär: två molekyler kolliderar och reagerar via aktiverat komplex till produkt(er). Alltid 2:a ordningen. Termolekylär finns, men ovanliga, (kräver att tre molekyler kolliderar (nästan) samtidigt,) 3:e ordningen.

Exempel: Reaktionen A + 2 B C + D (1) har hastighetsekvationen: v = k [A] [B] Det borde ha varit v = k [A] [B] 2. Den korrekta ekvationen kan förklaras med mekanismen: (2) A + B C + X v 2 = k 2 [A] [B] (3) X + B Y v 3 = k 3 [X] [B] (4) Y D v 4 = k 4 [Y] Σ A + 2 B C + D Elementarreaktionerna (2) och (3) är bimolekylära och (4) är unimolekylär. Om (2) är hastighetsbestämmande fås den erhållna hastighetsekvationen.

Serier av elementärreaktioner Exempel: A I P med hastighetskonstanter k a respektive k b, båda 1:a ordningens reaktioner. [A] går mot noll [I] har ett maximum [P] går mot [A] 0 (om endast A fanns vid t = 0)

Kinetik för allmänna fallet av A I P Obs! Ni behöver inte kunna utföra detta! Om inte Steady-State approximationen eller andra förenklingar kan användas måste följande system av differentialekvationer lösas: d dd [A] [I] [P] = k a 0 0 k a k b 0 0 k b 0 [A] [I] [P]

Två specialfall av konsekutiva elementärreaktioner k a >> k b. [A] faller snabbt mot 0, [I] stiger snabbt nästan mot [A] 0 för att sedan sjunka sakta, medan [P] sakta stiger. k a << k b. I är en mycket reaktiv mellanprodukt som aldrig kan uppnå någon märkbar koncentration. I fall 1 (till vänster i figuren) är det andra steget hastighetsbestämmande, i fall 2 är det första steget hastighetsbestämmande.

Steady-State-approximationen Steady-State kan definieras som en apparent jämvikt, det vill säga att en eller flera koncentrationer ändrar sig mycket långsamt. Antag att detta gäller för ämne I. Vi har då d I dd 0 För att förenkla beräkningar kan vi därför göra approximationen d I dd = 0 Detta kallas Steady-State approximationen.

Steady-State-approximationen för A I P Tillämpning på fall 2 i exemplet ovan [I] får efter en kort period (induktionsperiod) ett litet, nära konstant värde << [A]. Då kan dess tidsderivata approximeras med noll. Detta ger d I dd = k a A k b I = 0 I = k a k b [A] Sätt in i hastighetsekvationen för andra reaktionen: d P dd = k b I = k b k a k b A = k a [A] Som om ingen mellanprodukt funnits!

Hur bra är Steady-State-approximationen för A I P? I Atkins Fig. 21.16 visas hur bra approximationen stämmer med exakta beräkningar. Grå linjer: Steady-State approximationen. Notera att koncentrationen av A beskrivs exakt även om approximationen används. När bör approximationen inte fungera?

Ett till exempel på konsekutiva reaktioner: Snabb inledande jämvikt Reaktion: A + B I P A + B I Hastighetskonstant = k a resp. k a (snabba) I P Hastighetskonstant = k b << k a resp. k a (långsam) För jämvikten gäller: K cc = k a k a = I A [B] I = K cc A [B] För produkten gäller: d P dd = k b I = k b K cc A B = k a k b k a A B Hastighetsekvationen följer andra ordningens reaktion.

Kinetisk eller termodynamisk kontroll av reaktioner? Vi har två parallella reaktioner: A + B P 1 A + B P 2 v 1 = k 1 [A] [B] v 2 = k 2 [A] [B] Under reaktionens gång kommer [P 1 ]/[P 2 ] = k 1 /k 2. Detta kallas kinetisk kontroll. Om reaktionerna däremot är reversibla (bakåtgående reaktioner viktiga) A + B P 1 A + B P 2 kommer förhållandet att bestämmas av jämviktsförhållanden, vilket betyder termodynamisk kontroll.

Första ordningens gasreaktioner Reaktion: A P Borde vara unimolekylära, och alltså ej aktiveras genom kollisioner med lösningsmedelsmolekyler. Varifrån kommer aktiveringsenergin? Mekanism enligt Lindemann-Hinshelwood: A A A* P A

Lindemann-Hinshelwood mekanismen Aktivering: A + A A + A* 2:a ordn. k a Deaktivering: A* + A A + A 2:a ordn. k a Bildn. av produkt: A* P 1:a ordn. k b Gör Steady-State på A*: d A dd = k a A 2 k a A A k b A = 0 A = k a A 2 k a A +k b Om k a A k b blir A = k a k a [A] och d P dd = k b A = k a k b k a [A] alltså första ordningens reaktion.

Lindemann-Hinshelwood mekanismen Vad händer vid mycket låga tryck så att k a A k b??? Reaktionen borde bli av andra ordningen eftersom A = k a k b A 2 i detta fall Detta stämmer ofta experimentellt.

Skenbar aktiveringsenergi Skenbara aktiveringsenergin summan av alla aktiveringsenergier i framåtgående riktningen minus summan av alla aktiveringsenergier i bakåtgående riktningen (utom det sista steget) Normalt positiv men kan ibland vara negativ vilket leder till minskad reaktionshastighet om temperaturen höjs.

Kedjereaktioner Definition av kedjereaktion: En reaktion där ett reaktivt intermediat (ofta en radikal) bildat i ett steg genererar ett intermediat i nästa steg. Detta intermediat bildar ett till intermediat och så vidare Radikalkedjor gynnas av värme och/eller ljus för att initiera reaktionen och att den sker i gasfas för att inte reaktion mellan radikaler och lösningsmedel ska stoppa upp reaktionen när den kommit i gång. Även polymerisering i lösning och kedjor med joner i vattenlösning förekommer dock som exempel på kedjereaktioner.

Kedjereaktioner Ett exempel från kärnfysiken: Klyvning av 235 U

Kedjereaktioner Vanligast är termiskt eller fotokemiskt initierade radikalkedjor: (kovalenta bindningar bryts, radikaler bildas) Exempel på olika namn på delsteg: Initiering: Radikaler bildas av vanlig molekyl (reaktant). Termolys resp. fotolys. Propagering: Nya radikaler bildas av de föregående. Notera särskilt processen kedjeförgrening då flera reaktiva radikaler bildas ur en. Retardering. Radikal reagerar med produktmolekyl och förstör den. Terminering. Två radikaler slås ihop. Inhibering. Radikal reagerar med t.ex. kärlväggar.

Procedur för härledning av kinetik ur kedjemekanism Ställ upp mekanismen med enkla beteckningar. Stabila ämnen (reaktanter, produkter) = A, B, C, instabila mellanprodukter (intermediärer) = X, Y, Ställ upp hastighetsekvationen för den sökta reaktionshastigheten ur den givna mekanismen, d.v.s. med bidrag från alla de elementärreaktioner där det ämne, vars tidsderivata efterfrågas, deltar (negativa bidrag från termer där ämnet förbrukas som reaktant, positiva där ämnet bildas som produkt). Den efterfrågade derivatan bör vara definierad i texten om det behövs. För enkelhets skull kan man använda små bokstäver så att [A] = a o.s.v. Det färdiga uttrycket innehåller antagligen koncentrationer av intermediärer som inte får finnas i den slutliga hastighetsekvationen. Punkt 3 4 syftar till att eliminera dessa faktorer. Gör Steady-State approximationen för alla instabila mellanprodukter, d.v.s. sätt deras tidsderivata till noll. Derivatan får bidrag ur mekanismen på så sätt att de är positiva när den aktuella mellanprodukten bildas, negativa när den förbrukas. De senare termerna innehåller koncentrationen av intermediären i fråga. När man är klar skall man ha lika många Steady-State ekvationer som det finns instabila mellanprodukter. Lös ovanstående ekvationssystem med avseende på x, y o.s.v. Härefter skall man ha uttryck för alla intermediärkoncentrationer i koncentrationer av reaktanter, ev. produkter och hastighetskonstanter för de olika elementärreaktionerna i mekanismen. Sätt in uttryck för intermediärkoncentrationerna (x, y, ) i det uttryck för den efterfrågade hastighetsekvationen som erhölls ur punkt 2. Detta bör resultera i ett relativt enkelt hastighetsuttryck efter ev. hyfsning. Inga intermediärkoncentrationer får finnas i denna slutliga hastighetsekvation.

Behandling av kedjereaktion med Steady-State metoden Reaktion: H 2 (g) + Br 2 (g) 2HBr(g) A B 2C Visa att dd dd = k a b3/2 b+k c Använd beteckningarna [A] = a o.s.v.

Behandling av kedjereaktion med Steady-State metoden Mekanism: (X = Br, Y = H, M = inert kropp, t.ex. kärlvägg) a) Initiering: B + M 2X + M v a = k a b m b) Propagering: X + A C + Y v b = k b a x Y + B C + X v b = k b b y (Notera att dessa kan hålla reaktionen i gång många varv) c) Retardering: Y + C A + X v c = k c c y d) Terminering: 2 X + M B + M v d = k d x 2 m

Behandling av kedjereaktion med Steady-State metoden Sökt hastighet är dd dd produkten). (egentligen 1 2 dd dd eftersom reaktionsformeln har 2 HBr i dd dd = k b a x + k b b y k c c y Steady-State på X respektive Y dd dd = 2 k a b m k b a x + k b b y + k c c y 2 k d x 2 m 0 (1) dd dd = k b a x k b b y k c c y 0 (2)

Behandling av mekanism med Steady-State metoden Lösning av ekvationssystemet med avseende på x och y: (1) + (2) ger: 2 k a b m 2 k d x 2 m = 0 x = k a b k d ½ (Märk att m försvann ur ekvationen). Sätt in uttrycket för x i (2): k b a k a b k d 1 2 kb b y k c c y = 0 y = k b k a k d ½ a b ½ k b b + k c c

Behandling av kedjereaktion med Steady-State metoden 5. Sätt in utryck för x och y i den sökta hastigheten dd dd : dd dd = k b k a k d ½ a b 1 2 + k a k d ½ k b k b a b 3 2 k a k d ½ k b b + k c c k b k c a b ½ c När den första termen multiplicerats med nämnaren i den andra och täljaren förenklats, får man dd 2 dd = k a k d ½ k b a b 3/2 b + k c k b c = k a b3/2 b + k c vilket är det sökta uttrycket, om k = 2 k b k a k d ½ och k = k c k b

Explosioner VIII 23.2, IX har ej detta. Anteckningar räcker. Explosioner kaan vara av två slag: 1. Termiska. Exoterm reaktion, värme utvecklas, temperaturen stiger, snabbare reaktion (Arrhenius), mer värme/tidsenhet högre temp. EXPLOSION!!! 2. Kedjeförgrening. Vanlig vid förbränning med syre (minns att O 2 har två oparade elektroner). Exemplet med knallgas (2H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O(g)) kan studeras som sådant, men ej läras i detalj.

Explosioner: Knallgas Reaktion: 2H 2 (g) + O 2 (g) H 2 O (g) Mekanism: Initiering: Propagering: H 2 + O 2. OH +. OH H 2 +. OH. H + H 2 O O 2 +. H. O. +. OH (kedjeförgrening). O. + H 2. OH +. H (kedjeförgrening). H + O 2. HO 2 Notera att två av reaktionerna i propageringen leder till att två radikaler bildas från en. Detta gör att den totala reaktionen kommer gå snabbare och snabbare om inte radikalerna kan elimineras på annat sätt.

De olika explosionsgränserna (se nedan) skall kunnas: Under första gränsen: Kedjebärarna når kärlets väggar före de reagerar Mellan första och andra gränsen: Kedjebärarna reagerar före de når kärlets väggar Över andra gränsen: Reaktioner som inte leder till kedjeförgrening sker (O 2 +. H. O 2 H Över tredje gränsen: Reaktionshastigheten är så stor att en termisk explosion sker.