Her er kapitel A5, Reaktionskinetik, samlet på én side. Sæt flueben ved det, du kan. Er du i tvivl, så åbn Kort sagt, eller læs afsnittet igen.
A5.1 Reaktionshastighed og hastighedsudtryk
Det skal du kunne
- definere reaktionshastigheden, også når reaktionsskemaet har koefficienter
- bestemme reaktionshastigheden som hældningen af en tangent
- opskrive et hastighedsudtryk og angive reaktionens orden
- bestemme ordenen og hastighedskonstanten ud fra starthastigheder
- angive enheden for hastighedskonstanten
- Reaktionshastigheden er ændringen i koncentration pr. tid, divideret med stoffets koefficient.
- Hastigheden til et bestemt tidspunkt er hældningen af tangenten.
- Hastighedsudtrykket v = k · [A]x · [B]y har ordenen x med hensyn til A og y med hensyn til B.
- Ordenen findes ved forsøg, fx ved at sammenligne starthastigheder.
- Enheden for k er M/s ved nulte orden, s−1 ved første orden og M−1 · s−1 ved anden orden.
- Et stof i stort overskud kan regnes med i hastighedskonstanten.
A5.2 Første orden
Det skal du kunne
- opskrive koncentrationen som funktion af tiden for en reaktion af første orden
- vise med en graf og lineær regression, at en reaktion er af første orden
- vurdere modellen ud fra grafen, forklaringsgraden og et residualplot
- bestemme hastighedskonstanten og halveringstiden
- bruge modellen til at beregne en koncentration eller et tidspunkt
- For en reaktion af første orden er \([\mathrm{A}] = [\mathrm{A}]_0 \cdot e^{-k \cdot t}\).
- Det lineære udtryk er ln[A] = −k · t + ln[A]0.
- En graf over ln[A] som funktion af tiden er en ret linje med hældningen −k.
- Modellen vurderes ud fra grafen, suppleret med forklaringsgraden eller et residualplot.
- Halveringstiden er t½ = ln 2 / k, og den afhænger ikke af koncentrationen.
A5.3 Nulte og anden orden
Det skal du kunne
- opskrive de lineære udtryk for reaktioner af nulte, første og anden orden
- bestemme en reaktions orden ved at afprøve de tre udtryk
- vurdere, hvilken model der passer bedst, ud fra grafer, forklaringsgrad og residualplot
- bestemme hastighedskonstanten med den rigtige enhed
- beregne halveringstiden for hver af de tre ordener
- Ved nulte orden er [A] en ret linje som funktion af tiden.
- Ved første orden er ln[A] en ret linje som funktion af tiden.
- Ved anden orden er 1/[A] en ret linje som funktion af tiden.
- Ordenen bestemmes ved at afprøve de tre udtryk og se, hvor punkterne ligger på linjen.
- En høj forklaringsgrad er ikke nok. Punkterne skal ligge tilfældigt omkring linjen.
- Halveringstiden er kun konstant ved første orden.
A5.4 Arrhenius-ligningen
Det skal du kunne
- forklare, hvad aktiveringsenergien og frekvensfaktoren i Arrhenius-ligningen står for
- opskrive Arrhenius-ligningen på lineær form
- bestemme aktiveringsenergien ud fra hastighedskonstanter ved flere temperaturer
- beregne hastighedskonstanten ved en ny temperatur
- beregne, hvor meget hurtigere en reaktion går, når temperaturen hæves
- Arrhenius-ligningen er \(k = A \cdot e^{-E_\mathrm{a} / (R \cdot T)}\).
- På lineær form er ln k = −Ea / R · 1/T + ln A.
- En graf over ln k som funktion af 1/T er en ret linje med hældningen −Ea / R.
- Aktiveringsenergien er Ea = −a · R, hvor a er hældningen.
- Jo større aktiveringsenergien er, jo mere vokser hastigheden, når temperaturen stiger.
A5.5 Reaktionsmekanismer og katalyse
Det skal du kunne
- forklare, hvad en elementarreaktion og en reaktionsmekanisme er
- opskrive hastighedsudtrykket for en elementarreaktion
- finde mellemprodukter og det hastighedsbestemmende trin i en mekanisme
- vurdere, om en foreslået mekanisme passer med et målt hastighedsudtryk
- forklare, hvordan en katalysator virker, og kende forskel på en katalysator og et mellemprodukt
- En elementarreaktion sker i ét trin, og dens hastighedsudtryk kan skrives op efter reaktionsskemaet.
- En reaktionsmekanisme er rækken af elementarreaktioner, der giver den samlede reaktion.
- Det langsomste trin er hastighedsbestemmende og giver hele reaktionens hastighedsudtryk.
- Et mellemprodukt dannes i ét trin og bruges i et senere.
- En katalysator giver en ny mekanisme med lavere aktiveringsenergi og bliver dannet igen.
- Katalyse kan være homogen, heterogen eller ske med et enzym.
A5.6 Nucleofil substitution
Det skal du kunne
- forklare ordene nucleofil, elektrofil og udgående gruppe
- vise med buede pile, hvordan elektronparrene flytter sig i en substitution
- beskrive mekanismerne SN2 og SN1 og knytte hver af dem til et hastighedsudtryk og en energiprofil
- forudsige, hvilken mekanisme et halogenalkan reagerer efter
- forklare, hvad der sker med et asymmetrisk carbonatom ved de to mekanismer
- En nucleofil har et ledigt elektronpar og angriber et elektrofilt carbonatom, og den udgående gruppe tager bindingens elektroner med sig.
- En buet pil viser et elektronpar, der flytter sig.
- SN2 sker i ét trin med angreb bagfra, og hastighedsudtrykket er v = k · [halogenalkan] · [nucleofil].
- SN1 sker i to trin over en carbokation, og hastighedsudtrykket er v = k · [halogenalkan].
- Primære halogenalkaner reagerer efter SN2, tertiære efter SN1, og sekundære kan gøre begge dele.
- SN2 vender den rumlige opbygning, og SN1 giver en racemisk blanding.