logo chemia maturalna

Wszystkie wykresy w kinetyce do matury

SPIS TREŚCI

Ten post będzie już swojego rodzaju powtórzeniem, który podsumowuje w jednym miejscu wszystkie te wredne kinetyczne wykresy, z którymi możecie się spotkać na sprawdzianach czy maturze.

1. Wykres stężenia substratu i produktu od czasu

Zacznijmy od prostej, wymyślonej reakcji, w której substrat A zmienia się w produkt B.

A ⟶ B

Chcielibyśmy za pomocą wykresu pokazać, jak będzie się zmieniać stężenie (czyli generalnie : ilość) obu reagentów wraz z upływem czasu.

Logicznym chyba jest, że stężenie substratu będzie się zmniejszać, a stężenie produktu będzię się zwiększać – mamy coraz mniej substratu i coraz więcej produktu. Teraz jeszcze bardzo ważne jest spojrzenie na stechiometrię reakcji!

W naszej reakcji oba reagenty są ze sobą w stosunku stechiometrycznym 1 : 1 , co oznacza, że gdy przereaguje 1 mol substratu A, to powstanie 1 mol substratu B. W takim razie, szybkość zmiany stężenia A (szybkość ubywania/zużywania) oraz B (szybkość powstawania) będzie taka sama.

Wykres zmiany stężeń substratów i produktów w czasie. Jak zmieniają się stężenia reagentów wraz z upływem czasu?

Powyższy wykres można spróbować ująć jeszcze w tabelce :

Stężenie
substratu A
Stężenie
produktu B
Czas (s)
100
0,60,430
0,50,560
0,390,61100
Jak nie wykres, to tabelka! Swoją drogą, niedługo się z nią mocno zaprzyjaźnisz przy okazji równowagi chemicznej.

Jak widzimy, jest to zwykła stechiometria. Jeśli przereagowało 0,4 substratu A, to tyle też powstało produktu B (tutaj po wymyślonych oczywiście 30 sekundach). Zauważmy, że jest taki moment reakcji (tutaj 60 sekund), gdzie stężenia obu reagentów się ze sobą zrównują – widzieliśmy to na wykresie w tym miejscu, gdzie przecinały się ze sobą dwie linie (niebieska i czerwona).


Aby jednak nie było tak łatwo, musimy także rozpatrzeć reakcję, w której stechiometria jest nieco bardziej skomplikowana.

Przeanalizujemy syntezę jodowodoru z pierwiastków :

H2 + I2 ⟶ 2HI

Tutaj sytuacja jest już nieco inna. Bo w momencie gdy przereaguje 1 mol wodoru (lub jodu) to zdążą już powstać aż 2 mole HI. Gdy przereaguje 0,7 mola I2 , to powstanie już 1,4 mola HI. Zatem ewidentnie widać, że szybkość zużywania wodoru jest dwa razy mniejsza niż szybkość tworzenia HI. Z drugiej strony szybkość zużywania wodoru = szybkość zużywania jodu. Musimy to zatem pokazać na wykresie – linia pokazująca szybkość dla HI musi być bardziej stroma, mocniej iść do góry, bo powstaje on znacznie (dwa razy) szybciej niż zużywa się wodór.

Ten sam wykres zmiany stężeń substratów i produktów w czasie, tylko z nieco trudniejszą stechiometrią.

Powyższy wykres można spróbować ująć jeszcze w tabelce :

Stężenie H2Stężenie I2Stężenie HICzas (s)
3300
2,12,10,9 • 2 = 1,820
221 • 2 = 250
1,581,581,42 • 2 = 2,8495
Jak nie wykres, to tabelka! Swoją drogą, niedługo się z nią mocno zaprzyjaźnisz przy okazji równowagi chemicznej.

Tutaj jako, że stężenie wodoru było takie samo jak stężenie jodu, to wystarczyło na wykresie pokazać tylko jeden z nich. Nic oczywiście nie stoi na przeszkodzie, aby początkowe ilości wodoru i jodu nie były sobie równe.

Załóżmy taką sytuację, że na początku jodu było mniej. Bardzo łatwo na takim wykresie byłoby rozpoznać, gdzie jest jod, a gdzie wodór. Wystarczy zerknąć na sam początek reakcji (t = 0) i zobaczyć, które stężenie jest wyższe – to będzie wodór.

Nie ma problemu, aby początkowe ilości nie były na przykład stechiometryczne – możemy przecież do reakcji brać dowolne ilości reagentów.

Inne spojrzenie poprzez tabelkę:

Stężenie H2Stężenie I2Stężenie HICzas (s)
32,400
2,21,61,620
21,4250
0,850,254,3130
Ćwiczymy tabelki, a już za chwilę będziemy je wykorzystywać w następnym dziale!

Tutaj warto zauważyć, że są dwa różne momenty, w których stężenia substratów zrównują się ze stężeniem produktu.

2. Wykres szybkości od stężenia substratu

To jest niezwykle prosty (w dosłownym tego słowa znaczeniu) wykres, który wynika z samego początku nauki kinetyki chemicznej. Im większe stężenie substratu, tym większa szybkość reakcji. Poniższy wykres przedstawia taką zależność dla reakcji pierwszego rzędu, a więc dla ogólnego równania kinetycznego, które moglibyśmy przedstawiać następująco (dla jakiegoś dowolnego substratu A) :

v = k[A]1

Zależność szybkości reakcji od stężenia substratu – dla reakcji pierwszego rzędu.

3. Wykres z okresem półtrwania

To już zostało dokładnie omówione w dwóch postach, które możesz znaleźć tutaj :

Czas półtrwania

Czas półtrwania – zadania z kinetyki

Wykres pokazujący na czym polega okres półtrwania – jest to czas, w którym połowa próbki ulegnie rozpadowi.

4. Wykres z energią aktywacji i entalpią

Energia aktywacji została już opisana tutaj, zatem teraz tylko przypomnimy sobie jak wyglądały te wykresy.

Wykres energetyczny dla reakcji endotermicznej.
Wykres energetyczny dla reakcji egzotermicznej.

Share on facebook
Share on twitter
Share on whatsapp
Share on email
SPIS TREŚCI
pinezka
Dodaj komentarz

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

Mogą Cię zainteresować:

Koszyk

0
image/svg+xml

Brak produktów w koszyku.

Continue Shopping

Ta strona używa plików cookie, aby zapewnić Ci najlepsze doświadczenia.