Department of Chemistry SC30232 Kinetic Chemistry and Chemical Equilibriums SORACHAI SAELIM Department of Chemistry 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL CONTENTS 1.CHEMICAL KINETICS 2.CHEMICAL EQILIBRIUM 3.ACID AND BASE 2/22/2019

Measurement and Evaluation CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Measurement and Evaluation 1.Lab 1 (Group) 5 point 2.Ex 1(rate), Ex2(Eqlibrium) (Individual) 5 point 3.Q1 (Individual) 5 point 4.Midterm Test (Rate and Eqlibrium) (Individual) 20 point 5.Q2 (Individual) 5 point 6.Lab 2 (Group) 5 point 7.Ex 2 (Acid and Base) (Individual) 5 point 8.Behaviour (On time, Be honest, Discipline, Persevere) 10 point (Individual) 9. Instruction media (Game, website, multimedia online, animation, stimulation) (Group) 10 point 10. Titration experiment test (individual) 10 point 10.Final test (Acid and Base) (individual) 20 point 100 2/22/2019

Instruction Media of Chemistry CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Instruction Media of Chemistry website Text Books Experiments Multimedia 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL website of Chemistry 3 http://www.mwit.ac.th/~teppode/ 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Text Books 1. Kotz J. C. (1999), Chemistry and Chemical Reactivity, New York 2. Chang R. (1998), Chemistry, New York 3. Hill J. W. (2002), Genneral Chemistry, New York 4. Goldberg D. E. (1987), 3000 Solved Problems in Chemistry, New York 5. Kask Uno, et al, Genneral Chemistry, USA 2/22/2019

Methods of Send Homework and Laboratory CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Methods of Send Homework and Laboratory 1.ON the office desk ; Building 5th floor room, (room3501; Chemistry Department room) 2.By E-mail: teppode@mwit.ac.th 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 1.Rate of Chemical Reactions CHEMICAL KINETICS 2/22/2019

Contents of Chemical Kinetic CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Contents of Chemical Kinetic 1.The Meaning of rate of reaction 2. Rate Law 3.Theories of chemical kinetics 4.Factors of the rate of reaction 5. Reaction mechanisms 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Do you know chemical reaction ? New compound A B C + Why was compound C obtained ? 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 1.The Meaning of rate of reaction 2/22/2019

1.The Meaning of the rate of reaction Reactants (A) Products(B) Represented as the decrease of A molecules with time and as the increase of B molecules with time 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL We can base the rate on the disappear of reactants or formation of products. A B Rate = -rate of disappearance of reactant Rate = ปริมาณของสารตั้งต้นที่ลดลง เวลาที่เปลี่ยนแปลง Rate = +rate of formation of product Rate = ปริมาณสารใหม่ที่เกิดขึ้น เวลาที่เปลี่ยนแปลง 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Write the rate expressions for the following reactions in terms of the disappearance of the reactants and the appearance of products : reactant products A B 2A B aA + bB cC + dD 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Ex1. Write the rate expressions for the following reactions in terms of the disappearance of the reactants and the appearance of products : a. I- + OCl- Cl- + OI- b. O2 O3 c. NH3 + O2 NO + H2O d. CH4 + O2 CO2 + H2O 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Types of rate reaction 1.อัตราการเกิดปฏิกิริยาเฉลี่ย (Average rate) หมายถึง ปริมาณของสารใหม่ที่เกิดขึ้น หรือ สารตั้งต้นที่ลดลงทั้งหมดในหนึ่งหน่วยเวลา rate = ปริมาณของสารใหม่ทั้งหมดหรือสารตั้งต้นที่ลดลงทั้งหมด เวลาที่ใช้ทั้งหมด 2. อัตราการเกิดปฏิกิริยาในช่วงเวลาหนึ่ง หมายถึง ปริมาณของสารใหม่ที่เกิดขึ้น หรือสารตั้งต้นที่ลดลงในช่วงเวลานั้น ๆ ต่อระยะเวลาในช่วงนั้น rate = ปริมาณของสารใหม่ที่เกิดขึ้นหรือสารตั้งต้นที่ลดลงในช่วงเวลานั้น ๆ ระยะเวลาในช่วงนั้น 3. อัตราการเกิดปฏิกิริยาขณะใดขณะหนึ่ง (Instantaneous rate) หมายถึง ปริมาณสารที่เกิดขึ้นขณะใดขณะหนึ่งในหนึ่งหน่วยเวลาของช่วงนั้น ซึ่งมักจะหาได้จากค่า slope ของกราฟ ณ เวลานั้น ๆ 2/22/2019

3.การเกิดปฏิกิริยาขณะใดขณะหนึ่ง (Instantaneous rate) CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 3.การเกิดปฏิกิริยาขณะใดขณะหนึ่ง (Instantaneous rate) (X2,Y2) (X1,Y1) slope ของกราฟ ณ เวลานั้น ๆ t=60 s t=60 s 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL ตัวอย่าง2 จากกราฟที่กำหนดให้แสดงการเพิ่มขึ้นของปริมาตรของก๊าซไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นกับเวลา ให้คำนวณหาอัตราของปฏิกิริยาที่เวลาเท่ากับ 60 วินาที (30,3.3) (80,5.2) อัตราการเกิดปฏิกิริยาก๊าซไฮโดรเจน ณ วินาทีที่ 60 = (5.2-3.3) / (80-30) = 0.038 cm3/s 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL The principles in the selection of compounds for the following reaction. -To evaluate mess, colorless, dark color, pressure, pH exchange 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Example 1 Br2 (aq) + HCOOH (aq) 2Br- (aq) + 2H+ (aq) + CO2 (aq) The decrease in bromine concentration as time elapses shows up as a loss of color (from left to right) 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL The reaction of CH3COOH and Br2 The reaction rate can be determined by measuring the intensity of the color 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL We can use the data of table 13.1. 1.To determine the average rate of the reaction. Average rate = 2.26 ×10-5 M/s 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2. To calculate the average rate over the first 50-s time. Average rate = 3.80 ×10-5 M/s 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 3. Instantaneous rate at t 100 s, 200 s and 300 s 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL EXERCISE  1.Consider the following hypothetical reaction. A + 2B 3C + 2D Suppose that at some point during this reaction, [A] = 0.4658 M, and suppose that 125 s later [A] = 0.4282 M. a. What is the average rate of reaction, expressed in M/s, during this time period ? b. What is the rate of formation of C, expressed in M/min ? 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Solution  a. Rate = rate of disappearance of A = 3.01 ×10-4 M/s b. A + 2B 3C + 2D Rate of formation of C = 3 ×3.01 ×10-4 M/s = 9.03 × 10-4 M/s = 5.42 ×10-2 M/min 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Exercise1: Type of rate reaction 1. From the experimental of rate of reaction between Zn (s) with HCl (aq). The reaction rate can be determined by measuring the information of hydrogen gas in table Time (s) 20 30 50 70 100 Volume of H2 (cm3) 1 2 3 4 5 1.1 Write the chemical equation of Zn and HCl 1.2 To determine the average rate of H2 1.3 To calculate the average rate over the 4-5 cm3 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2.เมื่อใส่โลหะอะลูมิเนียม จำนวน 5.4 กรัม ลงในสารละลายกรดไฮโดรคลอริกเข้มข้น X mol/ dm3 จำนวน 300 cm3 จับเวลาทันทีที่ใส่โลหะอะลูมิเนียม ลงในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก หลังจากเวลาผ่านไป 10 นาที พบว่าโลหะอะลูมิเนียมยังเหลืออยู่ 4.86 กรัม จงตอบคำถามต่อไปนี้ 2.1 จงเขียนสมการของปฏิกิริยานี้ 2.2 จงคำนวณหาอัตราการเกิดแก๊สไฮโดรเจน และอัตราการเกิดปฏิกิริยา ในหน่วย M/s (Al=27) 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 3. จากปฏิกิริยา ถ้าอัตราการลดลงของสังกะสีเท่ากับ 13.0 g/ s อัตราการเกิดแก๊สไฮโดรเจน จะเป็นกี่ l/ s เมื่อวัดปริมาตรแก๊สที่ STP (Zn =65) 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 4.เมื่อนำสาร x ทำปฏิกิริยากับสาร Y ได้สาร Z จากการทดลอง พบว่ามีอัตราการเกิดปฏิกิริยาเท่ากับ 1/ 3 เท่าของอัตราการลดลงของสาร X หรือมีค่าเท่ากับ 2 เท่าของอัตราการลดลงของสาร Y หรือมีค่าเท่ากับ ½ เท่าของอัตราการเกิดสาร Z จงเขียนสมการการเกิดปฏิกิริยาเคมีนี้ 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2.rate law 2/22/2019

Experimental Determination of a Rate Law CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Experimental Determination of a Rate Law 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL r α [ NO ]m [O2]n rate law 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Fine m and n r =k [ NO ]m [O2]n 2/22/2019

What is rate law ? Let’s consider the general reaction. CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL What is rate law ? Let’s consider the general reaction. aA + bB Products Where A and B are the reactants and a and b are stoichiometric coefficients 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL A + B Products Where k = rate constant m,n = indicate how sensitive the rate is to change in [A] and [B] 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL m,n can be positive, negative, zero ,or even fractions. Meaning ….. 2/22/2019

no relation between a,b and m,n m,n depend on the reaction mechanism. CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL no relation between a,b and m,n m,n depend on the reaction mechanism. 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL The values of the exponents in a rate law (m,n) must be determined by experiment; they cannot be deduced from the stoichiometry of the reaction. 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL The values of m,n determine the reaction order with respect to A and B,respectively. (m+n) defines the overall reaction order. Thus, if the rate law is Rate = k [A]2[B]1 m = 2, n = 1; m+n =3 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL EXERCISE ; rate law 1. Determining Reaction Orders from Initial Rate Data NO2(g) + CO (g) NO(g) + CO2(g) rate = k[NO2]m[CO]n Experiment Initial Rate (mol/L.s) Initial [NO2] (mol/L) Initial [CO] (mol/L) 1 2 3 0.0050 0.0800 0.10 0.40 0.20 2/22/2019

Initial Concentrate (mol/L) CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2. Determining Reaction Orders from Initial Rate data O2(g) + 2NO(g) 2NO2 (g) Experiment Initial Concentrate (mol/L) Initial Rate (mol dm-3 s-1) O2 NO 1 2 3 4 5 1.10 x 10-2 2.20 x 10-2 3.30 x 10-2 1.30 x 10-2 2.60 x 10-2 3.90 x 10-2 3.21 x 10-3 12.8 x 10-3 28.8 x 10-3 6.40 x10-3 9.60 x 10-3 2/22/2019 To evaluate the rate constant

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 3. Determining Reaction Orders from Initial Rate data A + 2B AB2 EXP. [A] [B] Rate [AB2] 1 1.0×10-2 1.5×10-4 2 2.0×10-2 3 6.0×10-4 3.1To determine the reaction order and rate constant 3.2 If [A] and [B] = 1.5×10-2 M; Calculate the rate of AB2 2/22/2019

คณิตศาสตร์ ที่เกี่ยวข้องกับค่า LOG CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL คณิตศาสตร์ ที่เกี่ยวข้องกับค่า LOG 2/22/2019

วิธีการหาค่า logอื่น ๆ จากค่า log ทั้งสามค่านี้ CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL ค่า log ที่ควรจำ log 2 = 0.301 log 3 = 0.477 log 7 = 0.845 วิธีการหาค่า logอื่น ๆ จากค่า log ทั้งสามค่านี้ 2/22/2019

วิธีการหาค่า logอื่น ๆ จากค่า log ทั้งสามค่านี้ CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL วิธีการหาค่า logอื่น ๆ จากค่า log ทั้งสามค่านี้ log 2 = 0.301 log 3 = 0.477 log 7 = 0.845 2/22/2019

วิธีการหาค่า logอื่น ๆ จากค่า log ทั้งสามค่านี้ CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL วิธีการหาค่า logอื่น ๆ จากค่า log ทั้งสามค่านี้ log 2 = 0.301 log 3 = 0.477 log 7 = 0.845 log12, log13 log23, log 47 and log198 = ? 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Zero Order meaning ? เมื่อนำอินทิเกรตสมการในช่วง [A]t ที่ t = t และ [ A]0 ที่ t=0 A product 2/22/2019

Mol/ L.s Zero Order meaning (cont.) UNIT OF k Slope = -k t [A]0 CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Zero Order meaning (cont.) UNIT OF k [A]0 Slope = -k Mol/ L.s t 2/22/2019

Zero Order meaning (cont.) CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Zero Order meaning (cont.) t1/2 =เวลาที่ใช้ไปเพื่อให้ความเข้มข้นของสารตั้งต้นลดลงเหลือครึ่งของค่าเริ่มต้น [A]0 [A]0 / 2 t1/2 t 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL First- order A product เมื่อนำอินทิเกรตสมการในช่วง [A]t ที่ t = t และ [ A]0 ที่ t=0 2/22/2019

1/ s or s-1 First Order meaning (cont.) Slope = -k t UNIT OF k ln[A]0 CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL First Order meaning (cont.) UNIT OF k ln[A]0 Slope = -k t 1/ s or s-1 2/22/2019

First Order meaning (cont.) CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL First Order meaning (cont.) t1/2 =เวลาที่ใช้ไปเพื่อให้ความเข้มข้นของสารตั้งต้นลดลงเหลือครึ่งของค่าเริ่มต้น log[A]0 log[A]0 / 2 t1/2 t 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2 nd- order (cont.) เมื่อนำอินทิเกรตสมการในช่วง [A]t ที่ t = t และ [ A]0 ที่ t=0 A + A product 2/22/2019

2 nd Order meaning (cont.) CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2 nd Order meaning (cont.) UNIT OF k 1/ [A]t Slope = k 1/ [A]0 t L/ mol.s 2/22/2019

2 nd Order meaning (cont.) CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2 nd Order meaning (cont.) t1/2 =เวลาที่ใช้ไปเพื่อให้ความเข้มข้นของสารตั้งต้นลดลงเหลือครึ่งของค่าเริ่มต้น Slope = k 1/ [A]0 t t1/2 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL อันดับของปฏิกิริยา Zero order First order 2 nd order 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 1.จากการทดลองการสลายตัวของกลูโคสในสารละลายที่ใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย ให้ผลดังนี้ 1.1 จงแสดงว่าปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง 1.2 จงคำนวณค่าk และ t1/2 2/22/2019

1.1 จงแสดงว่าปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 1.1 จงแสดงว่าปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาอันดับหนึ่ง เปิดโปรแกรม 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL กรอกข้อมูล 2/22/2019

Insert  Scatter -> Scatter with only markers CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Insert  Scatter -> Scatter with only markers 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Layout  Trendline 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Trend line Option  linear  กาถูกในช่อง display equation และ display R2 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL สามารถนำมาเขียนกราฟด้วยโปรแกรม EXCEL 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2.ปฏิกิริยาของเอทิลอะซีเตตในสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ 30 oC เป็นดังนี้ CH3COO2C2H5 + NaOH CH3CO2Na + C2H5OH ความเข้มข้นเริ่มต้นของเอทิลอะซีเตต และเบสที่ใช้มีค่าเท่ากันคือ 0.0500M ผู้ทดลองวัดการลดลงของความเข้มข้นของเอทิลอะซิเตตตามระยะเวลาต่าง ๆ ได้ดังนี้ (x10-3 mol/L) 4.0 9.0 15.0 24.0 37.0 53.0 83.0 จงคำนวณค่า k 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL soln ข้อมูลที่โจทย์กำหนดให้เป็นค่าความเข้มข้นที่ลดลง ฉะนั้น ความเข้มข้นที่เหลืออยู่ที่เวลาต่าง ๆ ([A]0) ลบด้วยความเข้มข้นที่ลดลง (x) คือ [A]t = [A]0 - x 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL เมื่อนำมาเขียนกราฟจะได้ดังนี้ เมื่อพิจารณาจากค่า R2 จัดเป็นอันดับปฏิกิริยาที่ 2 2/22/2019

ปฏิกิริยาการสลายแก๊ส A ให้เป็นแก๊ส B จัดเป็นปฏิกิริยาอันดับศูนย์ โดยมีความเข้มข้นเริ่มต้นของแก๊ส A เท่ากับ 0.100 M และแก๊ส A เกิดปฏิกิริยาโดยมีครึ่งชีวิต 10.00 นาที ถ้าต้องการให้ความเข้มข้นของแก๊ส A เหลือ 5.00x10-3 M จะต้องใช้เวลานานกี่นาที จงแสดงวิธีการคำนวณ (1 คะแนน) 2/22/2019

3.Theories of chemical kinetics CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 3.Theories of chemical kinetics 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 3.1Collision Theory 3.2 Transition State Theory 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL I- ion CH3Br 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Importance of orientation of colliding molecules Collision Theory The I- ion in (a) collides with the C atom of CH3Br, in a favorable collision for the reaction to occur. a) The I- ion in (b) collides with the Br atom of CH3Br in an unfavorable colliision for the chemical reaction. b) 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Reaction Conditions A chemical reaction occurs when the reacting molecules collide. Collisions between molecules must have sufficient energy to break the bonds in the reactants. Once the bonds between atoms of the reactants are broken, new bonds can form to give the product. 2/22/2019

3.2 Transition State Theory CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 3.2 Transition State Theory 2/22/2019

3.2 Transition State Theory CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 3.2 Transition State Theory แอกติเวเตดคอมเพล็ก 2/22/2019

ทรานซิชันสเตด และแอกติเวเตดคอมเพล็ก CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 3.2 Transition State Theory ทรานซิชันสเตด และแอกติเวเตดคอมเพล็ก 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Activation Energy 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Activation Energy The activation energy is the minimum energy needed for a reaction to take place. When a collision has the energy that is equal to or greater than the activation energy, reaction can occur. 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL และดูดความร้อน (b) 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Exothermic Reactions The heat of reaction is the difference in the energy of the reactants and the products. An exothermic reaction releases heat because the energy of the products is less that the reactants. 2/22/2019

Endothermic Reactions CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Endothermic Reactions In an endothermic reaction, heat is absorbed because the energy of the products is greater that of the reactants. 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Exercise 1 กำหนดการดำเนินไปของปฏิกิริยากับพลังงาน 1.จงเขียนโครงสร้างของสารที่มีพลังงานสูงสุด 2.จงหาพลังงานของปฏิกิริยาเคมีนี้ และปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาแบบใด 3.จงหาพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยานี้ 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Exercise 2 A+B C F 50 40 30 20 10 H J 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Exercise 3 กำหนดแผนภาพการเปลี่ยนแปลงพลังงานของปฏิกิริยา A (g)  B (g) ต่อไปนี้ 1.ปฏิกิริยา A  B มีค่าพลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยาเท่ากับ………… 2.พลังงานก่อกัมมันต์ของปฏิกิริยา B  A มีค่าเท่ากับ……………. 3.การดำเนินไปของปฏิกิริยานี้ เป็นปฏิกิริยาแบบดูดหรือคายความร้อน ซึ่งมีค่าเท่ากับ….. kJ 2/22/2019

ปฏิกิริยา D  J ดังแผนภาพ CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Exercise 4 ปฏิกิริยา D  J ดังแผนภาพ 1.ในตำแหน่ง G เรียกว่า…….. 2.ในตำแหน่ง F เรียกว่า………….. 3.จงหาค่าพลังงานความร้อนของปฏิกิริยา D J 4.จงหาพลังงานก่อกัมมันต์ ของปฏิกิริยา D J 5.ปฏิกิริยาในขั้นตอนใดเกิดเร็วที่สุดของปฏิกิริยา D J 6.ขั้นตอนใดที่เป็นขั้นตอนกำหนดปฏิกิริยา 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 4.Factors of the rate of reaction 2/22/2019

Factors that Increase rate CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Factors that Increase rate More reactants Higher temperature Adding a catalyst WHY 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL mul_rate\zn_hcl[1].swf 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 4.1พื้นที่ผิวต่ออัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 4.2Temperature 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL สวันเต เอากุสต์ อาร์เรเนียส (Svante August Arrhenius) ได้เสนอสมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราการเกิดปฏิกิริยากับอุณหภูมิ ดังนี้ k = Ae –Ea/RT สมการดังกล่าวเรียกว่า สมการอาร์เรเนียส (Arrhenius equations) เมื่อ k เป็นค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ Ea เป็นค่าพลังงาน (kJ/mol) R เป็นค่าคงที่ของก๊าซ (R = 8.314 (J/mol.K) T เป็นอุณหภูมิเคลวิน A เป็นค่าคงที่ เรียกว่าแฟกเตอร์ความถี่ เป็นค่าที่เกี่ยวกับความถี่การของการชนกันของโมเลกุลทั้งหมดของสารตั้งต้น ซึ่งเป็นค่าเฉพาะสำหรับปฏิกิริยา หนึ่ง ๆ 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Constants of R R unit 0.08206 L. atm / mol . K 8.314 J / mol . K 1.987 Cal / mol . K 8.314 ×107 erg / mol . K 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL เมื่อนำสมการ k = Ae –Ea/RT ทำให้เป็นสมการเส้นตรง โดยใส่ log ช่วยจะได้ ………...(1) เมื่อนำสมการ (1) มาเขียนกราฟระหว่าง log k กับ 1/T จะได้เส้นตรงตามรูปด้านล่างนี้ กราฟที่ได้เรียกว่า Arrhenius plot 2/22/2019

การหาค่า Ea และ A จากกราฟ CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL การหาค่า Ea และ A จากกราฟ ………...(1) C 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL ค่า Ea ของปฏิกิริยาอาจหาได้จากการวัดค่าคงที่อัตราที่อุณหภูมิต่างๆ เช่น ถ้า ค่าคงที่อัตราที่อุณหภูมิ T1 เป็น k1 และค่าคงที่อัตราที่อุณหภูมิ T2 เป็น k2 ดังสมการ เมื่อจัดเรียงความสัมพันธ์ให้อยู่ในรูปสำหรับหาค่า Ea จะได้ 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL ตัวอย่างที่ 1 กำหนดปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิ 550 องศาเซลเซียส ค่าคงที่อัตราการเกิดปฏิกิริยาเป็น 1.1 cm3/mol-L และที่อุณหภูมิ 625 องศาเซลเซียส ค่าคงที่อัตราการเกิดปฎิกิริยาเป็น 6.4 cm3/mol-L จงคำนวณหาค่าพลังงานก่อกัมมันต์ log 1.1 = 0.0413 log 6.4 = 0.806 = 1.4 × 105 J/mol 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Example 2 Rate constants for the gas-phase decomposition of hydrogen iodide are listed in the following table: Temperature ( C) k [1/(M.s)] Log k 283 3.52×10-7 -6.453 356 3.02×10-5 -4.520 393 2.19×10-4 -3.660 427 1.16×10-3 -2.936 508 3.95×10-2 -1.403 Find the activation energy Find the frequency factor Calculate Ea from the rate constant at 283 o C and 508 o C 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Slope = -9.8×103 K Ea = -2.303R(Slope) = 1.9×105 J/mol 2/22/2019

Factors that Increase rate CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Factors that Increase rate More reactants Higher temperature Adding a catalyst WHY 2/22/2019

Factors that Increase rate CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Factors that Increase rate 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 4.3 Catalysts 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Catalyst is a substance that increase the rate of a reaction without being consumed in the reaction คุณสมบัติของตัวเร่งปฏิกิริยา 1.ใช้สารปริมาณเพียงเล็กน้อย ถ้าใช้มากเกินไปตัวเร่งปฏิกิริยาอาจเป็นสารตั้งต้นสารหนึ่งเข้าทำปฏิกิริยาด้วยก็ได้ ทำให้ปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม 2.ตัวเร่งปฏิกิริยาจะกลับคืนมาอย่างเดิม เมื่อปฏิกิริยายุติโดยมวลคงที่ แต่สมบัติทางกายภาพเปลี่ยนแปลงไป เช่นขนาด และรูปร่างของสารเปลี่ยนไป 3.ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดเดียวกัน อาจใช้กับปฏิกิริยาต่างๆกันได้หลายปฏิกิริยา 4.ตัวเร่งปฏิกิริยาชนิดเดียวกันใช้เร่งปฏิกิริยาที่ต่างกันจะเกิดอัตราปฏิกิริยาที่เร็วต่างกัน 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 5.เอนไซน์ เป็นสารอินทรีย์จำพวกโปรตีน ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาในร่างกายในสิ่งมีชีวิต เอนไซน์ ที่พบในสิ่งมีชีวิตมีจำนวนมาก แต่เอนไซน์แต่ละชนิดก็ทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาเฉพาะอย่างเท่านั้น Model of enzyme action The induced-fit model holds that the shapes of the substrate and the active site are not perfectly complementary, but the active site adapts to fit the substrate, much like a glove molds to fit the hand that is inserted into it. 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Enzyme activity as a function of temperature If the hypothetical reaction whose rate is suggested here occurs in humans, the optimum temperature is likely to be 37 oC normal body temperature. 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Analogy to a reaction profile & activation energy in catalyzed reaction To return to our analogy of the trip from Kalispell to Browning (Figure), it is possible to take an alternate route. U.S. Highway 2 crosses the continental divide here at Marias pass (catalyzed reaction). This route involves a climb of only 700m (lower activation energy), compared with 1100m via Logan Pass (uncatalyzed reaction). This alternate route is analogous to the different pathway provided by a catalyst in a chemical reaction. 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL การเร่งปฏิกิริยาโดยทั่วไปอาจแบ่งได้เป็น 2 ชนิด คือ 1.การเร่งปฏิกิริยาประเภทเอกพันธ์ (Homogeneous catalysis) 2.การเร่งปฏิกิริยาประเภทวิวิธพันธ์ (Heterogeneous catalysis) การเร่งปฏิกิริยาประเภทเอกพันธ์ (Homogeneous catalysis) ในการเร่งปฏิกิริยาเอกพันธ์ สารตั้งต้น สารผลิตภัณฑ์ และตัวเร่งปฏิกิริยาต่างก็อยู่ในวัฏภาคเดียวกัน ซึ่งมักได้แก่ วัฏภาคของเหลว การเร่งปฏิกิริยาประเภทวิวิธพันธ์ (Heterogeneous catalysis) ในการเร่งปฏิกิริยาแบบวิวิธพันธ์ สารตั้งต้นและตัวเร่งปฏิกิริยามีวัฏภาคต่างกัน ตามปกติตัวเร่งปฏิกิริยาจะเป็นของแข็งและสารตั้งต้นเป็นก๊าซหรือของเหลว 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 4.5 Inhibitor Mercury poisoning as an example of enzyme inhibition Mercury (II) ions react with sulferhydrayl groups to change the conformation of the enzyme and destroy the active site. 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 5.Reaction Meachanisms 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL กลไกของปฏิกิริยา (reaction mechanism) 2 O3 (g) 3 O2 (g) Elementary process O3 (g) O2 (g) + O (g) …..ขั้นที่ 1 O3 (g) + O (g) 2 O2 (g) .....ขั้นที่ 2 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL O3 (g) O2 (g) + O (g) กระบวนการปฐม O3 (g) + O (g) 2 O2 (g) กระบวนการปฐม 2 O3 (g) + O (g) 3 O2 (g) + O (g) ปฏิกิริยารวม เราเรียก O (g) ในปฏิกิริยานี้ว่า สารมัธยันต์ (Intermediate) สารมัธยันต์ (Intermediate) หมายถึงสารที่เกิดขึ้นในกลไกของปฏิกิริยาแต่ไม่ปรากฏในสมการแสดงปฏิกิริยารวม สังเกตว่าสารมัธยันตร์จะเกิดในขั้นแรกของกลไกและจะถูกใช้ต่อไปในขั้นใดขั้นหนึ่ง 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL O3 (g) O2 (g) + O (g) กระบวนการปฐม O3 (g) + O (g) 2 O2 (g) กระบวนการปฐม 2 O3 (g) + O (g) 3 O2 (g) + O (g) ปฏิกิริยารวม เราเรียก O (g) ในปฏิกิริยานี้ว่า สารมัธยันต์ (Intermediate) สารมัธยันต์ (Intermediate) หมายถึงสารที่เกิดขึ้นในกลไกของปฏิกิริยาแต่ไม่ปรากฏในสมการแสดงปฏิกิริยารวม สังเกตว่าสารมัธยันตร์จะเกิดในขั้นแรกของกลไกและจะถูกใช้ต่อไปในขั้นใดขั้นหนึ่ง 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Unimolecular, bimolecular & termolecular reactions The "molecularity" of a chemical reaction refers to the number of molecules that enter into the reaction. An elementary reaction in which one molecule decomposes is unimolecular,Two or three collisions are referred to as bi- and termolecular. 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL Elementary Step Molecularity Rate Law A Product 2A Product A + B Product 2A + B Product Unimolecular Bimolecular Termolecular Rate = k[A] Rate = k[A]2 Rate = k[A][B] Rate = k[A]2[B] 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL กลไกของปฏิกิริยาในรูปของกระบวนการปฐมโดยมีหลักการ 2 ข้อ -กระบวนการปฐมทั้งหมดต้องรวมกันได้สมการแสดงปฏิกิริยารวม -ขั้นกำหนดอัตรา (rate determining step) ซึ่งหมายถึงกระบวนการปฐมขั้นที่ช้าที่สุดในกลไกจะต้องให้กฎอัตราที่เหมือนกับกฎอัตราที่ได้จากการทดลอง Rate = k[NO2]2 กลไกของปฏิกิริยานี้เป็นดังนี้ 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL EXERCISE  1.จงแสดงว่ากลไกของปฏิกิริยา ข้างล่างนี้มีกฏอัตราเป็น R = K [NO]2[O2] 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL EXERCISE  2.คาร์บอนมอนอกไซด์ ทำปฏิกิริยากับคลอรีนที่อุณหภูมิสูงให้แก๊สฟอสจีนเกิดขึ้น จากการทดลองพบว่า สมการอัตราคือ กลไกที่ถูกเสนอเป็นดังนี้ จงแสดงว่ากลไกที่เสนอขึ้นข้างบนนี้ สอดคล้องกับสมการอัตรา 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL ที่อุณหภูมิ 500 K และ 95 K 2/22/2019

CHEMISTRY 3 : SORACHAI SAE-LIM : MAHIDOLWITTAYANUSORN SCHOOL 2/22/2019