Repetition af kapitel A5

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.