7.4 Reaksjonsmekanismer | Kjemi 2

Reaksjonsmekanismer

En reaksjonsmekanisme beskriver de individuelle trinnene i en kjemisk reaksjon.

Elementærreaksjoner

Et elementærtrinn er en enkelt kollisjon/reaksjon.

Molekylaritet:
- Unimolekylær: A → produkter
- Bimolekylær: A + B → produkter
- Termolekylær: A + B + C → produkter (sjelden)

Mellomprodukter

- Dannes i ett trinn og forbrukes i et annet
- Er IKKE med i totalreaksjonen
- Finnes i lave konsentrasjoner

Eksempel

Totalreaksjon: 2NO + O₂ → 2NO₂

Mulig mekanisme:
1. NO + NO → N₂O₂ (rask)
2. N₂O₂ + O₂ → 2NO₂ (langsom)

N₂O₂ er mellomprodukt.

Hastighetsbestemmende trinn

Det hastighetsbestemmende trinnet (RDS) er det langsomste trinnet i mekanismen.

Egenskaper

- Bestemmer hastigheten til totalreaksjonen
- Har høyest aktiveringsenergi
- Hastighetsloven utledes fra dette trinnet

Energidiagram for fleretrinnsreaksjon

Energi
↑
| /\
| / \ /\
| / \ / \
| / Eₐ₁ \/ \
| / \
Reaktanter Produkter
|_______________________→ Reaksjonsforløp

Det høyeste energibarrieren er RDS.

Pre-likevekt

Hvis et tidlig trinn er rask og reversibel, oppnår det likevekt før RDS.

✏️Eksempel 1: Utlede hastighetslov

Gitt mekanismen:

Trinn 1: NO + Br₂ ⇌ NOBr₂ (rask likevekt)
Trinn 2: NOBr₂ + NO → 2NOBr (langsom)

a) Hva er totalreaksjonen?
b) Hva er mellomproduktet?
c) Utled hastighetsloven.

Løsning:

a) Totalreaksjon:
Adder trinnene og kanseller mellomprodukter:
NO + Br₂ + NOBr₂ + NO → NOBr₂ + 2NOBr
2NO + Br₂ → 2NOBr

b) Mellomprodukt: NOBr₂

c) Hastighetslov:
Fra RDS (trinn 2):
$v = k_2[\text{NOBr}_2][\text{NO}]$

Men NOBr₂ er mellomprodukt. Bruk likevekt fra trinn 1:
$K_1 = \frac{[\text{NOBr}_2]}{[\text{NO}][\text{Br}_2]}$
$[\text{NOBr}_2] = K_1[\text{NO}][\text{Br}_2]$

Sett inn:
$v = k_2 K_1[\text{NO}][\text{Br}_2][\text{NO}]$
$v = k[\text{NO}]^2[\text{Br}_2]$

der k = k₂K₁