3. Χημική κινητική

ΟΙ ΣΤΟΧΟΙ

Στο τέλος της διδακτικής αυτής ενότητας θα πρέπει να μπορείς: να αναφέρεις ποιο είναι το αντικείμενο μελέτης της χημικής κινητικής, να ορίζεις τι είναι μέση ταχύτητα αντίδρασης και τι στιγμιαία και να περιγράφεις τη διαδικασία που χρειάζεται για να προσδιοριστούν οι ταχύτητες αυτές πειραματικά, να καθορίζεις τους παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης και να εξηγείς την επίδραση αυτών στην ταχύτητα με βάση τη θεωρία των συγκρούσεων, να περιγράφεις τα χαρακτηριστικά που έχει ένας καταλύτης, να ταξινομείς τους καταλύτες σε κατηγορίες, δίνοντας χαρακτηριστικά παραδείγματα σε κάθε περίπτωση, να εξηγείς τη δράση των καταλυτών με βάση τη θεωρία των ενδιάμεσων προϊόντων και τη θεωρία προσρόφησης και να αναφέρεις χαρακτηριστικά παραδείγματα εφαρμογών της κατάλυσης στη χημική βιομηχανία και βιοχημεία, να αναφέρεις το νόμο της ταχύτητας και να παράγεις αυτόν με βάση πειραματικά δεδομένα, να συνδέεις το νόμο της ταχύτητας με το μηχανισμό της αντίδρασης.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 3.1 Γενικά για τη χημική κινητική και τη χημική αντίδραση-ταχύτητα αντίδρασης 3.2. Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα αντίδρασης- Καταλύτες - Μερικές εφαρμογές των ραδιοϊσοτόπων 3.3 Νόμος ταχύτητας- Μηχανισμός αντίδρασης 3.4 Ένα πείραμα χημικής κινητικής μελέτης Ερωτήσεις- προβλήματα

Για να είναι ένας στερεός καταλύτης αποτελεσματικός, θα πρέπει να έχει μεγάλη επιφάνεια. Αυτό μπορούμε να το πετύχουμε παρασκευάζοντας τον καταλύτη υπό μορφή πολύ μικρών κόκκων. Οι σχετικές τεχνικές έχουν φτάσει στα όρια των δυνατοτήτων διαίρεσης της ύλης, στην κρυσταλλική κατάσταση, αφού μειώνονται οι διαστάσεις των κόκκων σε μεγέθη της τάξεως του νανόμετρου(10-9 m). Οι «νανοδομές» αυτές δεν είναι δυνατόν να προκύψουν από λειοτρίβηση. Για παράδειγμα τo διοξείδιο του τιτανίου -TiO2- παρασκευάζεται με εξάτμιση του μεταλλικού τιτανίου-Ti(s)- σε αδρανή ατμόσφαιρα υπό ελαττωμένη πίεση. Οι ατμοί του τιτανίου Ti(g)- συμπυκνώνονται σε επιφάνεια που διατηρείται σε θερμοκρασία υγρού αζώτου και στη συνέχεια οξειδώνονται προς TiO2. Στον κόσμο των «νανόκοκκων» παρουσιάζονται νέες συναρπαστικές ιδιότητες της ύλης. Μ΄ αυτή την μορφή το TiO2 παρουσιάζει σπουδαία καταλυτική δράση, το οποίο δε συμβαίνει με το TiO2 στην κανονική του μορφή. Στην εικόνα, φαίνεται η μικρογραφία ενός κόκκου τιτανίου, όπως έχει ληφθεί από ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Η μορφολογία του κόκκου είναι σπογγώδης και είναι σύμφωνη με τη «Θεωρία Προσρόφησης» για την ερμηνεία της καταλυτικής δράσης.

Η χημική κινητική μελετά - την ταχύτητα (ή το ρυθμό) που εξελίσσεται μια χημική αντίδραση, - τους παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα μιας αντίδρασης, - το μηχανισμό της αντίδρασης.