Page 207 - Demo

19910.11 Rëndësia e studimit të shpejtësisë së reaksionitReaksioni i bromurit të hidrogjenit me oksigjen në 700 K4HBr(g) + O2(g) → 2H2O(g) + 2Br2(g)Barazimi i reaksionit na tregon se katër molekula HBr reagojnë me një molekulë O2. Nëse reaksioni do të ndodhte në një stad të vetëm, këto pesë molekula do të ndërvepronin me njëra-tjetrën në të njëjtën kohë. Por kjo është e pamundur. Meqenëse reaksioni ndodh mjaft shpejt në 700 K, ka të ngjarë që të zhvillohet me një sërë stadesh dhe jo me një stad të vetëm, i cili përfshin përplasjen e njëkohshme të pesë molekulave. Në fakt, është e rëndësishme të vlerësojmë se shumica e reaksioneve kimike ndodhin në një sërë stadesh të thjeshta dhe jo në një stad të vetëm, siç tregohet nga barazimi i reaksionit. Studimet sasiore të reaksionit ndërmjet HBr dhe O2 tregojnë se shpejtësia e reaksionit është në përpjesëtim të drejtë me përqendrimin e HBr dhe përqendrimin e O2. Kjo do të thotë se reaksioni është i rendit të parë në lidhje me HBr dhe i rendit të parë në lidhje me O2. Këtë informacion mund ta përmbledhim në një barazim të tillë:Shpejtësia = k [HBr][O2]Vërejmë se barazimi i mësipërm i reaksionit përfshin HBr dhe O2 në raportin molar 4:1, megjithatë barazimi i shpejtësisë sugjeron raportin 1:1. Si shpjegohet kjo?Reaksioni i përgjithshëm duhet të ndodhë në një seri stadesh të thjeshta. Këto duhet të përputhen si me barazimin e shpejtësisë, ashtu edhe me barazimin e reaksionit. Për reaksionin e mësipërm është propozuar një mekanizëm i tillë:HBr + O2 → HBrOO Stadi 1 i ngadaltëHBrOO +HBr → 2HBrO Stadi 2 i shpejtëHBrO + HBr → H2O + Br2 Stadi 3 i shpejtëHBrO + HBr → H2O + Br2 Stadi 4 i shpejtëSi përfundim kemi: 4HBr + O2 → 2H2O + 2Br2Vërejmë se çdo stad në mekanizmin e reaksionit përfshin përplasjen (goditjen) e vetëm dy molekulave. Kjo ka më shumë gjasa të ndodhë sesa goditja e njëkohshme e pesë molekulave. Stadi 3 dhe stadi 4, megjithëse identikë, janë paraqitur të ndarë sepse secila nga dy molekulat HBrO të formuara në stadin 2, veprojnë veç e veç me molekulat e HBr. Po kështu vëmë re se stadi i parë në mekanizëm është i ngadalshëm, ndërsa të tjerat janë të shpejta. Kjo shpjegon faktin pse shpejtësia e reaksionit është në përpjesëtim të drejtë me përqendrimin e HBr dhe përqendrimin e O2, meqë në stadin e parë të ngadalshëm përfshihet një molekulë e secilit prej tyre. Ky mekanizëm që propozohet për reaksionin është në përputhje me barazimin e shpejtësisë dhe kinetikën e reaksionit.Stadi i parë i ngadaltë, i cili prodhon HBrOO, përbën kryesisht një “pengesë” në oksidimin e bromurit të hidrogjenit. HBrOO i formuar konsumohet menjëherë në stadin e dytë të shpejtë, duke vepruar me HBr. Formohen kështu molekula HBrO, të cilat veprojnë shpejt me më shumë HBr. Ndonëse stadi i dytë, i tretë dhe ai i katërt janë shumë të shpejta, ato prodhojnë vetëm ujë dhe Br2 me shpejtësinë e stadit më të ngadaltë në mekanizëm. Prandaj, faktorët që përcaktojnë shpejtësinë e formimit të HBrOO përcaktojnë gjithashtu shpejtësinë e përgjithshme të reaksionit. Formimi i HBrOO është një stad që përcakton shpejtësinë, sepse është faza më e ngadaltë, me energjinë më të lartë të aktivizimit në mekanizmin e reaksionit. Faza më e ngadaltë në një mekanizëm reaksioni quhet stadi i përcaktimit të shpejtësisë së reaksionitose stadi që kufizon shpejtësinë.KONCEPTE KYÇEShumica e reaksioneve kimike ndodhin në një seri stadesh të thjeshta, ku secili prej tyre përfshin vetëm një ose dy grimca. Ky varg stadesh të thjeshta quhet mekanizëm i reaksionit.KONCEPTE KYÇEMekanizmi i një reaksioni lidhet vetëm me barazimin e shpejtësisë. Ai nuk mund të nxirret nga barazimi kimik i reaksionit.PËRKUFIZIMEStadi përcaktues i shpejtësisë së një reaksioni është stadi më i ngadalshëm, me energjinë më të lartë të aktivizimit në mekanizmin e reaksionit.3. Në tretësirë acide, H2O2 oksidon jonet I– në I2. Reaksioni është i rendit të parë në lidhje me H2O2, i rendit të parë në lidhje me I–dhe i rendit zero në lidhje me H+.a) Cili është rendi i përgjithshëm i reaksionit?b) Shkruani barazimin kimik të reaksionit.c) Shkruani barazimin e shpejtësisë së reaksionit.Një mekanizëm i sugjeruar për këtë reaksion është:Stadi 1H2O2 + I– → H2O + IO–Stadi 2H+ +IO– → HIOStadi 3HIO + H+ + I– → I2 + H2Od)Identifikoni stadin përcaktues të shpejtësisë dhe shpjegoni zgjedhjen tuaj.PYETJE DHE DETYRA