Chemická kinetika
Chemická kinetika
Chemická kinetika – je vedná disciplína skúmajúca rýchlosť
chemických reakcií a ich závislosť od reakčných podmienok a od faktorov, ktoré ich ovplyvňujú. Chemická kinetika sa zaoberá aj
vysvetľovaním reakčného mechanizmu priebehu chemických reakcií.
Podmienky ovplyvňujúce priebeh chemickej reakcie: teplota,
tlak, koncentrácia reaktantov, prítomnosť katalyzátorov, prítomnosť elektromagnetického žiarenia a iných faktorov.
Rýchlosť chemickej reakcie (v) –
je daná zmenou koncentrácie reaktantov alebo produktov za určitý časový interval.
alebo alebo
Účinná zrážka – je potrebná, aby častice reaktantov mohli reagovať ( majú: a) dostatočnú energiu
nazývanú aktivačná energia b) vhodnú priestorovú orientáciu)
Aktivovaný komplex – veľmi nestály, energeticky
bohatý medziprodukt, v ktorom je také usporiadanie častíc, ktoré má počas premeny reaktantov na produkty najväčšiu energiu
-
predstavuje energetickú bariéru medzi reaktantami a produktami
- rýchlo sa rozpadá buď na pôvodné častice alebo na produkty
Aktivačná energia (Ea, EA)
– minimálna energia, ktorú častice musia mať, aby po ich zrážke došlo k chemickej reakcii.
Rýchlostná rovnica –
Guldebrg a Waage (1867): Rýchlosť chemickej reakcie pri určitej teplote je úmerná počtu okamžitých koncentrácií reaktantov.
Rýchlostná konštanta (k) - závisí od aktivačnej energie reakcie; teploty a nezávisí od koncentrácie reagujúcich látok
Katalyzátor – látka, ktoré zvyšujú rýchlosť chemickej reakcie, ale sama sa nemení
- nie je reaktantom ani
produktom
- jej prítomnosť sa v chemickej reakcii zapisuje nad alebo pod šípkou
Inhibítor – látka, ktorá
spomaľuje rýchlosť chemickej reakcie.
Homogénna (heterogénna) katalýza - katalyzovaná reakcia, v ktorej sú reaktanty
a katalyzátor v rovnakej fáze (katalyzovaná reakcia, pri ktorej katalyzátor vytvára samostatnú fázu)
Rýchlosť určujúci
stupeň reakcie - reakčný stupeň s najvyššou Ea je najpomalší, preto určuje
rýchlosť celej reakcie
Faktory vplývajúce na rýchlosť reakcií v priemysle a v bežnom živote
Vplyv
koncentrácie na rýchlosť chemickej reakcie
Vyššia koncentrácia znamená v určitom objeme viac častíc, tým sa zvyšuje aj počet
účinných zrážok a tým sa zvyšuje aj rýchlosť chemickej reakcie.
Vplyv teploty na rýchlosť chemickej reakcie
Zvýšením teploty sa zväčšuje počet častíc s aktivačnou energiou, čím sa zvýši počet účinných zrážok a tým sa zvyšuje aj
rýchlosť chemickej reakcie.
(Experimentálne sa zistilo, že pri zvýšení teploty o 10°C sa rýchlosť chemickej reakcie zväčí 2- až
4- násobne).
Vplyv katalyzátorov na rýchlosť chemickej reakcie
– zmenšuje hodnotu aktivačnej energie chemickej reakcie,
vytvára s jedným z reaktantov nestály medziprodukt, ktorý sa pri reakcii s druhým reaktantom rozkladá, za vzniku produktov a súčasného
uvoľnenia katalyzátora
Vplyv veľkosti povrchu tuhých látok na rýchlosť chemickej reakcie
Čím drobnejšie kusy tuhých
látok sa zúčastňujú chemickej reakcie, tým je povrch reaktantov väčší a tým sa zvýši aj počet účinných zrážok a tým sa zvýši
aj rýchlosť chemickej reakcie.
Rýchle a pomalé chemické reakcie – hrdzavenie, hnitie dreva, starnutie,
neutralizácia, reakcie sodíka, draslíka so vzduchom, vodou, vzácne plyny a dusík sú pri bežných podmienkach nereaktívne, halogény a
chlorovodík sú veľmi reaktívne. Tuhnutie a tvrdnutie betónu závisí, okrem iného, od chemického a mineralogického zloženia cementu.
Príklad 1:
Vypočítajte rýchlosť chemickej reakcie ak viete, že koncentrácia produktu sa zmenila z 0,7 mol/dm3 na 2 mol/dm3 za 30 s.
Riešenie:
Δc = 2 mol/dm3 - 0,7 mol/dm3 = 1,3 mol/dm3
Δt = 30 s
Príklad 2:
Rýchlosť chemickej reakcie je 0,5
mol/dm3.s . Aká je koncentrácia produktov za 20 s, ak koncentrácia reaktantov na začiatku reakcie bola 0,2 mol/dm3.
Riešenie:
cr =
0,2 mol/dm3
v = 0,5 mol.dm-3.s-1
Δt = 20 s
Zones.sk – Zóny pre každého študenta