Задача по Физикохимия

[Kloti]

Здравейте, ще ви бъда много благодарна ако някой може да ми помогне.

Сравнете скоростите на една реакция, която протича с участиета на катализатор и реакция без участието на катализатор.

A + B ---> AB - без катализатор

A + B + E ---> AE + B ---> AB + E, където Е е катализатор.

[JanaWhite]

Аммм много общ случай си дал Kloti

V на р 1< V на р 2

[Linjack]

Нека почна с една забележка: физикохимията е дял от химическата наука.

Има няколко дялове на ФХ, които могат да се разглеждат повече като физически отколкото химически - например, строежа на веществото и химическата термодинамика; но химическата кинетика не е в компетенциите на нетрениран физик.

Теми по физикохимия са за форум "химия".

Сега по темата - така както са написани всички реакции са необратими. Позволете ми да ги пренапиша, като включа тяхните скоростни константи:

A + B -(k1)-> AB .................(1)

|A + E -(k2)-> AE .................(2a)

|AE + B -(k3)-> AB + E .........(2b)

Към трите реакции прилагаме закона за действието на масите:

r_1=-d[A]/dt=d[AB]/dt=k1[A][b ] .......(3)

|r_2a=-d[A]/dt=k2[A][E] ....................(4)

|r_2b=d[AB]/dt=d=k3[AE][b ] .............(5)

|d[AE]/dt=k2[A][E]-k3[AE][b ] .............(6)

{***Обяснение:

Сега вече можем да сравняваме.

Интересуваме се от количеството продукт, получавано за единица време (d[AB]/dt).

Ще отбележа, че за последователни реакции, най-малката скорост определя общата скорост на реакцията, а за паралелни - най-високата скорост определя общата скорост и получаваните продукти. }

Нека разлгедаме следните случаи:

Сл. 1. - Без катализатор - от уравнение (3): r~k1

Сл. 2 - В присъстиве на катализатор.

2.1. Нека k2>>k1

В този случай, от двете паралелни реакции (1) и (2а) протича приемуществено (2а), т.е. веществото А се превърща в междинния продукт АЕ много по-бързо отколкото директно в крайния продукт АВ по реакция (1). Дали скоростта на общата рекация на получава не АВ е по-висока зависи от константата k3.

2.1.1. Ако k3~>k2.

Т.е. к3 е близко или по-високо от к2, общата скорост на катализирната реакция не се влияе (значително) от реакция 2b. Така:

r2~k2>>r1~k1

Скоростта нарастава, имаме положителен катализатор.

2.1.2. Ако k3<<k2.

Реакция 2б е много по-бана от получаването на междинния комплекс АЕ, следователно r2~k3 - скоростта на катализираната реакция се определя от скоростта превръщането на междинния комплекс в продукт. Тук има три подслучая:

2.1.2.1. Ако k3>>k1:

r2~k3>>r1~k1.

Скоростта нарастава, имаме положителен катализатор.

2.1.2.2. Ако k3~=k1:

r2~k3~=r1~k1.

Скоростта в присъствието на вещестовто Е протича по смесен механизъм, но общата скорост на реакцията е близка до скоростта на реакцията без Е.

2.1.2.3. Ако k3<<k1:

Междинният комплекс АЕ се получава много по-бързо от продукта по реакция (1), но реагира много бавно с веществото В и общата скорост на реакция е занижена.

r2~k3<<r1~k1.

Скоростта намалява, имаме отрицателен катализатор (инхибитор).

2.2. Нека k2~=k1 - случаят е подобен на 2.1., в зависимост от отношението k3/k1, вещестовото Е може да не се отразява върху скоростта на реакцията, а само върху механизма й или може да бъде инхибитор (Покажи защо.)

2.3. Нека k2<<k1 - наличието на веществото Е не се отразява на общата скорост на реакцията (Покажи защо.)

ПП:Това е отговорът, който физиците няма как да ти дадат - те не са учили химична кинетика.

[Himko]

Катализатор се добавя за да се се ускори процеса на химичната реакция.