Kemi prov 16/10 - Kinetik och jämvikt

E-nivå kinetik reaktionslära: Förklara vad reaktionshastighet innebär

Reaktionshastighet beskriver hur snabbt en kemisk reaktion sker - dvs. hur fort reaktanterna förbrukas eller hur fort produkterna bildas över tid. Det mäts i förändring av koncentration per tidsenhet.

E-nivå kinetik reaktionslära: Förklara vad reaktionskinetik innebär

Läran om hur snabbt kemiska reaktioner sker och vilka mekanismer som styr dem. Alltså hur snabbt reaktioner går, vad som påverkar reaktionshastigheten och vilken väg reaktionen tar.

kinetik reaktionslära: Förklara vad kollisionsteorin är

En modell inom kemin som förklarar hur och varför kemiska reaktioner sker, samt vad som bestämmer reaktionshastigheten.

• Det krävs kollisioner för att reaktioner skall ske

• Alla kollisioner leder inte till reaktion

• Orientering av partiklarna spelar roll

• Partiklarna måste krocka på sådant sätt att deras molekyl eller atomorbitaler överlappar, annars kan ingen ny bindning bildas

• Rörelseenergin spelar roll

• Partiklarna måste ha en rörelseenergi motsvarande aktiveringsenergin (Ea)

• Om inte energin är tillräcklig kan det inte bildas ett övergångstillstånd/aktiverat komplex

E-nivå kinetik reaktionslära: Förklara vad en reaktionsmekanism är

En reaktionsmekanism är en detaljerad, steg-för-steg-beskrivning av hur en kemisk reaktion går till på molekylnivå

E-nivå kinetik reaktionslära: Förklara temperaturfördelning hos molekyler vid olika T

Temperaturfördelningen hos molekyler beskrivs med en Maxwell-Boltzmann-fördelning, som visar hur partiklarnas kinetiska energi varierar vid en specifik absolut temperatur (T). Förklarar varför reaktionshastigheten ökar drastiskt när temperaturen höjs.

E-nivå kinetik reaktionslära: Vad är aktiveringsenergi?

Aktiveringsenergi är den energi som de reagerande partiklarna måste ha utöver medelenergin för att kunna bilda ett aktiverat komplex (övergången där de gamla bindningarna bryts och de nya skapas)

E-nivå kinetik reaktionslära: Förklara vad en katalysator är och hur den fungerar

Katalysator är ett ämne som ökar en kemisk reaktions hastighet utan att själv förbrukas i nettoreaktionen. Den deltar aktivt i processen genom att binda till reaktanterna, men frigörs i sin ursprungliga form när produkterna har bildats.

1. Sänker aktiveringsenergin: Katalysatorns huvudsakliga funktion är att erbjuda en alternativ reaktionsväg (en annan reaktionsmekanism). Denna nya väg har en lägre aktiveringsenergi än den okatalyserade vägen.

   • Effekt på partikelnivå: Eftersom energibarriären blir lägre, är det en betydligt större andel av de kolliderande partiklarna som vid en given temperatur har tillräckligt med energi för att reagera. Detta leder till att reaktionshastigheten ökar markant.

2. Katalysatorn ökar hastigheten hos både framåt och bakåt reaktionen lika mycket. Gör att ett jämviktsläge uppnås snabbare.

Vilka faktorer påverkar en reaktionshastighet och hur påverkar de?

• Koncentration: högre koncentration innebär flera kollisioner (påskyndar reaktionshastigheten)

• Temperatur: högre rörelseenergi → fler “lyckade” krockar = rätt orientering av molekyler och deras orbitaler

• Kontaktyta: bättre utrymme för reaktioner

• Katalysator: erbjuder alternativ reaktionsmekanism som har lägre aktiveringsenergi.

• Ämnenas egenskaper

Varför är det endast en viss del av molekylerna i en gasblandning som kan reagera och bilda ett nytt ämne?

Detta kan förklaras med kollisionsteorin. Det krävs kollisioner för att partiklar ska reagera, men alla kollisioner leder inte till reaktion. Om varje kollision ledde till reaktion skulle alla reaktioner mellan gasformiga ämnen vara ögonblickliga redan vid rumstemperatur och normalt tryck. Det är tydligen så att bara en bråkdel av kollisionerna leder till reaktion.

Detta är pga att partiklarna måste kollidera på rätt sätt för att kunna reagera med varandra. De måste vara orienterade på rätt sätt (orbitaler överlappar rätt) för att det ska leda till en reaktion, men samtidigt behövs tillräcklig rörelseenergi hos partiklarna (aktiveringsenergi).

Vad beror reaktionshastigheten på?

• Temperaturen

  • Vilken medelenergi partiklarna har som reagerar: ju fler partiklar som har Ekin>Ea desto snabbare blir reaktionshastigheten

• De reagerande ämnenas koncentration

  • Ju fler partiklar desto fler gynnsamma kollisioner

• Egenskaperna och tillståndet hos de ämnen som reagerar.

  • Påverkar kontaktytan: ju fler krockar som kan ske samtidigt desto fler av dem blir gynnsamma

• Eventuell katalysator

  • Sänker Ea: när aktiveringsenergin sjunker så har fler partiklar en rörelseenergi som kan ge gynnsam reaktion.

Hastighetsreaktionen för en reaktion - matematisk form. Ge exempel

Reaktionshastigheten v beror på de reagerande ämnenas koncentration och en konstant (k) som innehåller bland annat kollisionsmönster, hur stor medelenergi partiklarna har osv.

Generell formel v = k * [A][B].

Ett exempel: Teckna hastighetsekv för H2 + I2 → 2HI

Ekvationen blir då: v=k* [H2]* [I2]

E-nivå jämvikter: förklara dynamisk jämvikt

Dynamisk jämvikt: betyder att två motsatta processer sker samtidigt i samma hastighet så att det totala tillståndet ser stabilt ut, trots att det pågår rörelse/reaktion.

E-nivå jämvikter: Reversibel reaktion

Reaktionen sker åt båda håll

E-nivå jämvikter: Jämviktskonstant betydelse/definition

E-nivå jämvikter: Koncentrationskvot Q

Q är reaktionskvoten (kvoten mellan produkter och reaktanter vid ett visst ögonblick)

K är jämviktskonstanten (kvoten när systemet är i jämvikt). När Q är större än K går reaktionen åt vänster för att uppnå jämvikt. Tvärt om om Q är mindre än K.

E-nivå jämvikter: Le Chateliers princip

Om vi stör en jämvikt så sker det en reaktion som motverkar störningen. Man kan alltså förskjuta en reaktion åt ett viss håll genom att störa den då den då kommer försöka motverka störningen för att få jämvikt.

Vad är hetrogena jämvikter?

kemiska jämvikter där de deltagande ämnena befinner sig i olika faser, oftast ett fast ämne (fällning) i jämvikt med dess lösta joner i en vattenlösning.

• Till skillnad från homogena jämvikter (där alla ämnen är i samma fas, t.ex. gaser eller lösningar) ingår inte rena fasta ämnen eller rena vätskor i jämviktsekvationen eftersom deras koncentrationer anses vara konstanta.

Vad är löslighetsprodukt och Ks?

När ett svårlösligt salt som silverklorid AgCl tillsätts i vatten, ställer en heterogen jämvikt in sig mellan det fasta saltet och de fria jonerna:

AgCl(s) → Ag(aq)+Cl (aq)

Jämviktskonstanten för denna reaktion kallas löslighetskonstanten Ks.

Eftersom AgCl(s)är ett fast ämne utelämnas det ur nämnaren. Jämviktsekvationen (löslighetsprodukten) blir:

Ks={Ag][{Cl}

• Ks är ett fast värde vid en viss temperatur (finns i tabeller).

Från det vi vet om Ks, hur kan vi tolka saltets löslighet utifrån värdet på Ks?

• I och med att Ks är produkten av koncentrationen av jonerna för ett salt så kommer ett svårlösligt salt ha ett litet Ks medan det är stort för lättlösliga.