fbpx
E Fundit

 – Kursi i plotë i “Matematikës” me 50 orë mësimore video të regjistruara, nga 5000 LEK, ju e përfitoni për 3500 LEK! (së bashku me Testet)

10. Kinetika kimike – Teori, Formula dhe Ushtrime të Zgjidhura | Kimia për Maturën Shtetërore

Kinetika kimike

Kinetika kimike është ajo pjesë e kimisë që studion shpejtësinë e reaksionit kimik dhe mënyrën e bashkëveprimit të substancave. Reaksion kimik quajmë shndërrimin e një ose disa substancave në një ose disa substanca të tjera të ndryshme nga të parat. Gjatë reaksionit kimik prishen lidhjet ekzistuese midis atomeve dhe formohen lidhje të tjera.
A + B → D + E
Shpejtësi të një reaksioni kimik quajmë ndryshimin e përqendrimit të njërës nga substancat në reaksionin në një interval kohor të dhënë. Nëse i referohemi reaktantëve, raportit që shpreh shpejtësinë i vendosim shenjën ( – ) para.

\(V = \frac{\Delta C}{\Delta t}\)

Foto ilustruese: Grafiku që tregon si ndryshon përqendrimi i reaktantëve

Foto ilustruese: Grafiku që tregon si ndryshon përqendrimi i produkteve

Shpejtësia e llogaritur në këtë mënyrë quhet shpejtësi mesatare e reaksionit. Duke qenë se ndryshimi i përqendrimeve të substancave në reaksion është në varësi të koeficientëve në barazimin kimik, edhe shprehja e shpejtësisë është në varësi të këtyre koeficientëve dhe llogaritet:

\(aA + Bb \rightarrow dD + eE\)

\(v = \frac{-{1}}{a}} \cdot \frac{\Delta C_{A}}{\Delta t}} = \frac{-{1}}{b}} \cdot \frac{\Delta C_{B}}{\Delta t}} = \frac{-{1}}{d}} \cdot \frac{\Delta C_{D}}{\Delta t}} = \frac{-{1}}{e}} \cdot \frac{\Delta C_{E}}{\Delta t}}\)

Duke u mbështetur te ligji i veprimit të masave, shpejtësia e reaksionit është produkt i përqendrimit të reaktantëve të ngritura në fuqi me koeficientët përkatës .

aA + Bb → dD + eE

v  ∼ [A]a
v  ∼ [B]b

v ∼ [A]a ·  [B]b  ⇒  v = k · [A]a ·  [B]b       

Ky quhet ligji i veprimit të masave për shpejtësinë e një reaksioni kimik. Quhet ndryshe barazim kinetik i reaksionit dhe përcaktohet nëpërmjet ekuacionit për reaksionet elementare ose të thjeshta.
Dmth, jo gjithmonë barazimi i reaksionit kimik mund të na japë shprehjen e shpejtësisë.  

!Kujdes: Tek shprehja e shpejtësisë nuk llogariten substancat në gjendje të lëngët ose të ngurtë, për të cilat nuk ka kuptim shprehja e përqendrimit.
 Që të ndodh një reaksion kimik, duhet që grimcat e reaktantëve të përplasen midis tyre për të dhënë produkte. Jo cdo goditje shkon në produkt. Për të realizuar reaksionin, grimcat që përplasen duhet të gjejnë orientimin e duhur dhe të kenë energjinë e mjaftueshme që të këpusin lidhjet e vjetra dhe të formojnë lidhjet e reja. Përplasje të tilla quhen goditje të frutshme.

\(A_{2} + B_{2} \rightarrow 2AB\)

Gjatë përplasjes së grimcave, energjia që ato duhet të mbartin duhet të jetë e tillë sa të mundin barrierën energjitike. Sasia energjitike që duhet të kenë substancat në mënyrë që të mundin barrierën energjitike duke këputur lidhjet e vjetra dhe duke formuar lidhjet e reja quhet energji aktivizimi (Ea). Ea është e ndryshme nga efekti energjitik i një reaksioni. Kjo i jepet substancave në fiillim të reaksionit dhe rifitohet përsëri në fund.

Foto ilustruese: Grafiku i një reaksioni ekzotermik

Foto ilustruese: Grafiku i një reaksioni endotermik

Faktorët që ndikojnë në shpejtësinë e reaksionit kimik janë:

1. Temperatura. Shpejtësia e reaksionit përgjithësisht është në përpjesëtim të drejtë me temperaturën, sepse rritja e temperatures sjell rritjen e energjisë së grimcave dhe si rezultat rrit numrin e goditjeve efektive.

2. Përqendrimi. Shpejtësia është në përpjesëtim të drejtë me përqendrimin. Rritja e përqendrimit rrit numrin e grimcave në njësinë e vëllimit. Si rezultat rritet numri i goditjeve në një interval kohor .

3. Natyra e lidhjeve kimike. Sa më të forta të jenë lidhjet që prishen, aq më e ulët është shpejtësia e reaksionit kimik.

4. Shkalla e grimcimit. Rritja e shkallës së grimcimit rrit sipërfaqen e kontaktit.

5. Trysnia. Ndikon vetëm te reaksionet ku kemi të bëjmë me substance të gazta. Ndryshimi i trysninë sjell ndryshimin e vëllimit dhe njëkohësisht të përqendrimit.

6. Katalizatorët. Janë substanca që me praninë e tyre ndryshojnë shpejtësinë e një reaksioni kimik pa qenë pjesë përbërëse tek reaktantët apo tek produktet e reaksionit. Katalizatorët mund të jenë përshpejtues ose ngadalësues. Ata marrin pjesë në mekanizmin e një reaksioni kimik dhe ndryshojnë energjinë e aktivizimit për këtë reaksion.
Në rastet kur katalizatori rrit Ea, shpejtësia e reaksionit ulet.
Në rastet kur katalizatori ul Ea, shpejtësia e reaksionit rritet.

Foto ilustruese: Katalizë përshpejtuese

Foto ilustruese: Katalizë ngadalësuese

Mekanizmi, rendi dhe molekulariteti i reaksionit 

Mekanizëm të një reaksioni  quajmë mënyrën e bashkëveprimit direkt ose me stade të grimcave të reaktantëve për të dhënë produktet e reaksionit. Reaksioni, i cili nuk mund të zbërthehet në reaksione më të thjeshta quhet stad ose reaksion elementar.
Mekanizmi i reaksionit shpreh të gjitha stadet e mundshme të zhvillimit të një reaksioni.
Barazimi kimik, përgjithesisht nuk shpreh mekanizmin e reaksionit, sepse është shuma matematike e stadeve të zhvillimit të tij. Përjashtim bëjnë rastet kur reaksioni zhvillohet me një stad të vetëm. Shpejtësia e një reaksioni kimik që zhvillohet me stade përcaktohet nga stadi më i ngadaltë. Shprehja matematikore e kësaj shpejtësie quhet ndryshe barazim kinetik i reaksionit kimik dhe me të llogaritet shpejtësia për të gjithë reaksionet.

Rend të një reaksioni quajmë madhësinë eksperimentale që llogaritet me shumën e eksponentëve me të cilin është ngritur në fuqi përqendrimi në shprehjen e shpejtësisë së reaksionit. Rendi është madhësi që i takon bashkesisë së numrave realë.

Molekulariteti është madhësi eksperimentale që shpreh numrin e grimcave që përplasen njëkohësisht në mënyrë të pavarur për cdo stad, pavarësisht është i shpehtë apo i ngadaltë.
Një reaksion elementar mund të jetë monomolekular, bimolekular dhe trimolekular.

MONOMOLEKULAR

A → PRODUKTE

v = k [A]                     RA = Rp = 1         M = 1

BIMOLEKULAR

1) 2A → PRODUKTE

v = k [A]2                   RA = Rp = 2         M = 2

2) A + B → PRODUKTE

v = k [A] [B]                RA = RB = 1         M = 2

TRIMOLEKULAR

1) 3A → PRODUKTE

v = k [A]3                    RA = Rp = 3         M = 3

2) 2A + B → PRODUKTE

v = k [A]2 [B]              RA =2 ; RB = 1; Rp = 3        M = 3

3) A + B + C → PRODUKTE

v = k [A] [B] [C]             RA = RB = RC = 1; Rp = 3        M = 3

 Shënim: Molekularitete më të mëdha se tre nuk njihen.

USHTRIME TË ZGJIDHURA 

Ushtrimi 1: Shkruani shprehjen matematike të ligjit të shpejtësisë për barazimet e mëposhtme:

a) 3A + B → 2C
v = k [A]3 [B]

b) A + B → C + D
v = k [A] [B]

c) A + 2B → C
v = k [A] [B]2

d) 2A + B → 3C
v = k [A]2 [B]

Ushtrimi 2: Të gjendet shpejtësia e reaksionit që jepet me barazimin 2A → B + C, kur përqendrimi fillestar i substancës A është 1,5 mol/l dhe pas 15 sekondash bëhet 0,9 mol/l.

TË DHËNA:

\([A]_{1} = 1,5 mol/l \)
\([A]_{2} = 0,9 mol/l \)
\(\Delta t = 15s\)
\(v  = ?\)

ZGJIDHJA:

\(v = – \frac{\Delta C_{A}}{\Delta t}\)

\( v = -\frac{(0, 9 – 1,5) mol/l}{15 s} = – 0,04 mol/l \cdot sek \)

Ushtrimi 3: Në një temperaturë të dhënë k = 0, 05. Të gjendet shpejtësia kur përqendrimi i substancës A është 1,3 mol/l dhe substancës B është 2,2 mol/l.

TË DHËNA:

\(k  = 0, 05\)
\([A] = 1,3 M\)
\([B] = 2,2 M \)
\(v = ?\)

ZGJIDHJA:

\(A + B \rightarrow  C\)

\(v = k [A] [B]\)

\(v = 0,5 \cdot 1,3 \cdot 2,2 = 1, 43 mol/l \cdot sek\)

Ushtrimi 4: Në reaksionin CaO (ng) + CO2 (g)  → CaCO3 (ng) , shpejtësia e reaksionit gjendet me barazimin e shpejtësisë:

1. v = k [CaO]

2. v = k [CO2]

3. v = k [CaCO3]

4. v = k [CaO] [CO2]

Përgjigje: Alternativa e saktë është B, sepse dimë se në shprehjen e barazimit të shpejtësisë nuk llogariten substancat në gjendje të lëngët ose të ngurtë.

Ushtrimi 5: Për reaksionin PCl3 + Cl2 → PCl5. Të llogaritet shpejtësia e reaksionit kur përqendrimi i PCl3 është 2 mol/l dhe i Cl2 është 1,5 mol/l, si dhe kur përqendrimi i Cl2 bëhet 0,5 mol/l. Konstantja e shpejtësisë është 3,5.

TË DHËNA:

\([PCl_{3}] = 2 mol/l\)
\([Cl_{2}]_{1} = 1,5 mol/l \)
\([Cl_{2}]_{2}= 0,5 mol/l\)
\(v = ?\)

ZGJIDHJA:

Gjejmë shpejtesinë e reaksionit në fillim. 

\(v = k [PCl_{3}] [Cl_{2}] = 3,5 \cdot 2 \cdot 1,5\)

\(v = 10, 5 mol/l \cdot sek\)

Gjejmë shpejtesinë e reaksionit, kur përqendrimi i Cl2 bëhet 0,5 mol/l. Ky është përqendrimi në ekuilibër. 

\(v = k [PCl_{3}] [Cl_{2}] = 3,5 \cdot 1 \cdot 0,5 \)
\(v = 1,75 mol/l \cdot sek\)

Ushtrimi 6: Në një enë me vëllim 1200 ml ndodhen 0,15 mol CO dhe 0,25 mol O2. Të gjendet shpejtësia e reaksionit duke ditur që k = 1,2.

TË DHËNA:

\(V = 1200 ml = 1,2 l\)
\(n_{CO} = 0, 15 mole\)
\(n_{O}_{2} = 0,25 mole\)
\(k = 1,2\)

ZGJIDHJA:

Kthejmë numrin e moleve në përqendrim. 

\( C_{M} = \frac{n}{V} = \frac{0,15}{1,2} = 0, 125 M = [CO] \)

\( C_{M} = \frac{n}{V} = \frac{0,25}{1,2} = 0, 208 M = [O_{2}] \)

\(CO + O_{2} \rightarrow 2CO_{2}\)

\(v = k [CO]^{2} [O_{2}]\)

\(v = 1,2 \cdot (0,125)^{2} \cdot 0,208\)

\(v = 3, 9 \cdot 10^{-3} mol/l \cdot sek\)

Ushtrimi 7: Si ndryshon shpejtësia e reaksionit 2A + B → C, kur vëllimi i enës ku ndodh reaksioni zvogëlohet 1,5 herë?

ZGJIDHJA:

\(v_{1} = \frac{v_{0}}{1,5} \) \(\Rightarrow C_{1} = 1,5 \cdot C_{0}\)

\(v_{0} = k [A]^{2} [B] \)

\(v_{1} = k [A]_{1}^{2} [B]_{1} = k [1,5A]^{2} \cdot [1,5B]\)

\(\frac{v_{1}}{v_{0}} = \frac{(1,5)^{2} \cdot 1,5 \cdot k [A]^{2} \cdot [B]}{ k [A]^{2} [B] }\)

\(v_{1} = (1,5)^{2} \cdot 1,5 \cdot v_{0}\)

\(v_{1} = (1,5)^{3} \cdot v_{0}\)

\(v_{1} = 3, 375v_{0}\)

Ushtrimi 8: Duke iu referuar të dhënave eksperimentale të paraqitura në tabelë:
a) shkruani barazimin e shpejtësisë së reaksionit.
b) përcaktoni rendin e reaksionit.
c) llogaritni konstanten e shpejtësisë. 

\(2A + B + C \rightarrow 2D\)

Fillimisht, shkruajme barazimin e shpejtesise

\(v = k [A]^{x} [B]^{y} [C]^{z}\)

\(v_{1} = 8 \cdot 10^{-4} = k \cdot (0,1)^{x} \cdot (0,1)^{y} \cdot (0,1)^{z}\)

\(v_{2} = 1,6 \cdot 10^{-3} = k \cdot (0,2)^{x} \cdot (0,1)^{y} \cdot (0,1)^{z}\)

\(v_{3} = 6,4 \cdot 10^{-3} = k \cdot (0,2)^{x} \cdot (0,2)^{y} \cdot (0,1)^{z}\)

\(v_{4} = 8 \cdot 10^{-4} = k \cdot (0,1)^{x} \cdot (0,1)^{y} \cdot (0,2)^{z}\)

\(\frac{v_{1}}{v_{2}} = \frac{8 \cdot 10^{-4}}{1,6 \cdot 10^{-4}} = \frac{k \cdot (0,1)^{x} \cdot (0,1)^{y} \cdot (0,1)^{z}}{k \cdot (0,2)^{x} \cdot (0,1)^{y} \cdot (0,1)^{z}}\)

\(\frac{1}{2} = ( \frac{1}{2})^{x}\) \(\Rightarrow x = 1\)

\(\frac{v_{2}}{v_{3}} = \frac{1,6 \cdot 10^{-3}}{6,4 \cdot 10^{-3}} = \frac{k \cdot (0,2)^{x} \cdot (0,1)^{y} \cdot (0,1)^{z}}{k \cdot (0,2)^{x} \cdot (0,1)^{y} \cdot (0,1)^{z}}\)

\(\frac{1}{4} = ( \frac{1}{2})^{y}\) \(\Rightarrow y = 2\)

\(\frac{v_{1}}{v_{4}} = \frac{8 \cdot 10^{-4}}{8 \cdot 10^{-4}} = \frac{k \cdot (0,1)^{x} \cdot (0,1)^{y} \cdot (0,1)^{z}}{k \cdot (0,1)^{x} \cdot (0,1)^{y} \cdot (0,2)^{z}}\)

\(\frac{1}{1} = ( \frac{1}{2})^{z}\) \(\Rightarrow z = 1\)

Mqs, eksponentët e barazimit të shpejtësisë i gjetëm, shkruajmë barazimin e shpejtësisë:

\(v = k [A]^{1} [B]^{2} [C]^{0}\)

\(v = k [A] [B]^{2}\)

Rendi i reaksionit është: 

\(R_{A} = 1\)

\(R_{B} = 2\)

\(R_{C} = 0\)

\(R_{p} =  R_{A} + R_{B} + R_{C} \)

\(R_{p} = 1 + 2+ 0 = 3\)

Konstantja e shpejtësisë është: 

\(k = \frac{v}{[A] [B]_{2}} = \frac{8 \cdot 10^{-4} mol/l \cdot sek}{(0,1 mol/l) \cdot (0,1 mol/l)^{2}}\)

\(k = 0,8 \frac{l^{2}}{mol^{2} \cdot sek} \)

Shihni dhe

24. Eteret – Teori, Formula dhe Ushtrime të Zgjidhura | Kimia për Maturën Shtetërore

Eteret Eteret përmbajnë C, H, O. Janë izomerë strukturorë me alkoolet. Formula e përgjithshme e …

12Vite.com

– Kursi i plotë i “Matematikës” me 50 orë mësimore video të regjistruara, nga 5000 LEK, ju e përfitoni për 3500 LEK për ditët e mbetura para vitit të ri shkollor! (së bashku me testet)