Reakční kinetika – maturitní otázka (2)

Proč nejde kopírovat?  💾 Stáhnout materiál  ✖ Nahlásit chybu

chemie

 

Otázka: Reakční kinetika

Předmět: Chemie

Přidal(a): Arichild

 

Obsah

  • Co je to reakční kinetika? – druhy, reakční rychlost a její vyjádření
  • Jaké jsou teorie v reakční kinetice? – srážková, aktivovaného komplexu
  • Jaké jsou faktory ovlivňující rychlost chemické reakce? – koncentrace reaktantů, reakční mechanismus, skupenství, tlak, teplota, katalyzátor (autokatalýza, katalyzátorové jedy)
  • Co je to chemická rovnováha?

 

Co je to reakční kinetika?

= oblast chemie, která se zabývá otázkou rychlosti a dynamiky průběhu reakcí a faktory tuto rychlost ovlivňující

 

reakční rychlost

  • = množství chem. sl., které vznikne nebo zanikne (v molech nebo jednotkách hmotnosti) v jednotce objemu za jednotku času = rychlost přeměny reaktantů na produkty
  • pomalá př. rezavění, dýchání
  • rychlá př. spalování, slučování Na + Cl2

 

rozsah chem. reakce (děje)

  • = látkové množství základních reakčních přeměn
  • př. rozsah chem. reakce 1 mol = proběhl 1 mol základních reakčních přeměn (R)

 

obecný zápis: aA + bB -> cC + dD

  • a, b, c, d …stechiometrické koeficienty (řecká abeceda)
  • A,B … reaktanty
  • C,D … produkty

 

okamžitá reakční rychlost chem. reakce

J = ΔR/Δt

J = (-ΔnA)/(aΔt) = (-ΔnB)/(bΔt) = (-ΔnC)/(cΔt) = (-ΔnD)/(dΔt)

J = (-ΔcA)/(aΔt) .V      // V = 1

J = (-ΔcA)/(aΔt)

  • = rozsah chem. reakce uskutečněný za určitou jednotku času (J)
  • n … látkové množství
  • V … objem reakční soustavy
  • c … látková koncentrace

 

Jaké jsou teorie v reakční kinetice?

  • teorie vysvětlují příčiny průběhu reakce a jak je jím ovlivňována rychlost chem. reakce

 

Srážková (= kinetická)

  • vychází z předpokladu, že se částice (molekuly, ionty), mají-li spolu reagovat, musí nejprve srazit, při této srážce se naruší vazby reaktantů
  • srážka neúčinná x účinná (pouze účinná srážka vede k průběhu chem. reakce)
  • k účinné srážce je potřeba – vhodná prostorová orientace, dostatečná Ea (aktivační energie) a vhodné pH
  • čím je počet účinných srážek větší, tím vyšší je reakční rychlost
  • počet srážek roste s rostoucí teplotou

 

Aktivovaného komplexu

  • účinná srážka – uvolnění původních vazeb, vznik přechodných vazeb – aktivovaný komplex (AK)
  • aktivovaný komplex = shluk reagujících částic o vysoké energii, v němž začínají vznikat a zanikat některé vazby
  • AK vzniká, pokud je energie výchozích látek větší než EA
  • reakce je nestálá – AK se podle podmínek rozpadá na produkty, jiný AK nebo zpátky na reaktanty (neúčinná srážka)

 

Jaké jsou faktory ovlivňující rychlost chemické reakce?

Koncentrace reaktantů

  • s rostoucí koncentrací roste rychlost reakce = roste počet účinných srážek za jednotku času
  • 1. zákon chem. kinetiky
    • rychlost chem. reakce je přímo úměrná součinu molárních koncentrací reagujících látek
  • Gulbergův-Waagův zákon – vztah látkové koncentrace a rychlosti reakce
    • v₁ = v1
    • v₁ = k₁ * Aª * Bb = k * cª * cb
    • v₂ = k₂ * Cᶜ * Dᵈ
    • k … konstanta úměrnosti, rychlostní konstanta – je závislá na teplotě

 

Teplota

  • má jiný vliv na exotermní a endotermní reakce
  • s rostoucí teplotou se zvyšuje počet molekul, jejichž energie dosahuje Ea
  • 2. zákon chem. kinetiky
    • van’t Hoffovo pravidlo – zvýšení teploty o 10 stupňů C se reakční rychlost u většiny reakcí zvýší 2krát až 4krát
    • Arrheniova rovnice – vyjadřuje závislost rychlostní konstanty na teplotě
    • k = A . e(-Ea/R.T)
      • k … rychlostní konstanta chem. reakce
      • A … frekvenční faktor – vyjadřuje pravděpodobnost srážky v dané soustavě
      • e … Eulerovo číslo
      • Ea … aktivační energie
      • R … univerzální plynová konstanta
      • T … termodynamická teplota

 

Reakční mechanismus

  • detailní popis chem. reakce (meziprodukty, katalyzátory atd.)
  • celková rychlost reakce záleží na nejpomalejší z dílčích reakcí
  • molekularita chem. reakce = počet částic, které se musí srazit, aby proběhla chem. reakce
    • monomolekulární – přeměna jedné molekuly
    • bimolekulární – srážka dvou částic
    • trimolekulární reakce – srážka tří částic zároveň

 

Katalyzátory

  • zvyšují/snižují Ea – tvoří s reaktanty AK
  • katalýza:
    • homogenní – reaktanty + katalyzátor v jedné fázi
    • heterogenní – reaktanty + katalyzátor v různých fázích
    • př. 2H2O2 -> 2H20 + 02
    • katalyzátor – Pt, Fe a jeho sloučeniny (včetně hemoglobinu)
    • inhibitor (omezuje děj) – močovina, thiomočovina
  • autokatalýza = jev, při kterém některý z produktů chem. reakce reakci katalyzuje
    • př. žluknutí másla – autokatalytická oxidace + rozklad
    • katalytické jedy = látky snižující účinek katalyzátoru
    • enzymy = biokatalyzátory
  • skupenství
    • nejpomaleji reagují pevné látky
    • nejrychleji reagují plyny

 

Co je to chemická rovnováha?

  • každou chem. reakci lze považovat za vratnou
  • dynamická rovnováha – rovnováha se změní, pokud se změní podmínky reakce
  • Le Chatelierův princip – porušení chem. rovnováhy vnějším zásahem vyvolá v soustavě reakci k zastavení tohoto zásahu
  • ovlivnění rovnovážného stavu: snížení koncentrace produktů, zvýšení koncentrace reaktantů, změna tlaku v soustavě, změna teploty v soustavě atd.


Další podobné materiály na webu:

💾 Stáhnout materiál   🎓 Online kurzy