O kráse země i historie naší

Vítejte na nicotna.osoba.cz Michal Šedivý

Sbírka vlakové pošty

5. Chemická kinetika

 

5. Chemická kinetika


Studuje rychlosti těch chemických reakcí, které jsou z energetického hlediska uskutečnitelné, a zabývá se faktory, které tuto rychlost ovlivňují. Cílem je objasnění reakčních mechanismů.


Reakce izolované a současné (simultánní)

Izolované reakce probíhají v soustavě samy, v simultánních probíhá najednou více reakcí. Simultánní reakce můžeme rozdělit dále na:

a) reakce zvratné se vyznačují tím, že z reaktantů vznikají produkty a současně z produktů zpět reaktanty. S danou reakcí probíhá reakce zpětná, obecně AB. Zvratný průběh musíme předpokládat u všech reakcí, které po určité době dospějí do rovnovážného stavu.

b) reakce bočné se vyznačují tím, že výchozí látky reagují za vzniku různých produktů. A+B C

Uplatňují se zejména v organické chemii. D

c) reakce následné (konsekventivní) jsou takové, kdy produkt reakce je výchozí látkou reakce následují. A B C ... P Mezi následné reakce patří i reakce řetězové, které mají zvláštní průběh. Celý průběh reakce zahajují reakce iniciační (vytvářejí se první radikály), následuje sled reakcí propagačních (vytvářejí se další produkty a radikály) a sled uzavírají reakce terminační (dochází k vymizení radikálů nebo spotřebování reaktantů) reakce.


Reakční rychlost

je dána časovým úbytkem látkového množství kterékoliv výchozí látky nebo přírůstkem látkového množství kteréhokoliv produktu reakce děleným stechiometrickým koeficientem této látky.

Pro obecnou reakci: aA+bB cC+dD je reakční rychlost dána vztahy:

v = -(1/a) * (dnA/dt) = -(1/b) * (dnB/dt) = -(1/c) * (dnC/dt) = -(1/d) * (dnD/dt)


Rychlostní rovnice chemické reakce

Rychlost reakce je přímo úměrná součinu okamžitých koncentrací výchozích látek.

Tuto závislost vystihuje kinetická rovnice: v=k [A][B] -k je rychlostní konstanta a závisí na teplotě

Jde-li o obecnou složenou reakci aA + bB + cC produkty, musí zreagovat (a+b+c) částice, aby vznikly produkty reakce. Taková složená reakce probíhá řadou dílčích reakcí, odpovídajících jejímu reakčnímu mechanismu. Kinetická rovnice složené reakce je: v=k [A][B][C] Součet exponentů ++ se nazývá reakční řád. (Zjišťuje se z experimentálně získané závislosti rychlosti reakce na koncentraci složek. U jednoduchých izolovaných reakcí je řád reakce roven součtu jednotlivých stechiometrických koeficientů dané rovnice.)

Vzhledem k výrazné závislosti rychlostní konstanty na teplotě je možno teplotou výrazně ovlivnit i rychlost chemické reakce: k = A e-E/RT A –předexponenciální faktor, E –aktivační energie, R –univerzální plynová konstanta (R=8,314 J/K*mol), T ebsolutní teplota, e –Eulerovo číslo (e=2,718)


Katalýza

Je ovlivňování rychlosti reakce přidáváním katalyzátoru do soustavy. Katalyzátor je látka, která zvyšuje rychlost chemické reakce, ale sama se přitom nemění. Nelze jej tedy považovat ani za výchozí látku a ani za produkt. Princip je, že jedna z reagujících látek vytvoří s katalyzátorem nestálý meziprodukt. Ten se při reakci s druhou výchozí látkou rozkládá za vzniku reakčních produktů a současné regenerace katalyzátoru.

K  A K A K A K  A B K  A B K  A B

+ + + +

K  A K A K A K A B K A B K A B

Katalzátor “vede” reakci jiným reakčním mechanismem, u kterého je aktivační energie každé dílčí reakce nižší než je aktivační energie reakce původní. Katalyzovaná reakce proto probíhá rychleji než reakce nekatalyzovaná.

Katalýza může být homogenní nebo heterogenní. Mezi časté homogenní katalyzátory patří kyseliny a zásady (acidobazická ketalýza). Mnohé redoxní reakce jsou katalyzovány přítomností iontů. Je-li reakce katalyzovaná některým z produktů reakce, jde o reakci autokatalytickou. Zprvu probíhá pomalu, později se ale její rychlost značně zvýší.

Některé katalyzátory jsou selektivní, protože vedou reakci ke vzniku zcela určitých produktů. Mezi vysoce selektivní látky patří enzymy.

U heterogenní katalýzy je katalyzátor zpravidla pevná fáze s velkým specifickým povrchem, zatímco reaktanty jsou plyny nebo kapaliny.

Vedle katalyzátorů jsou známy i látky, které reakce zpomalují. Jsou to inhibitory a lze je rozdělit na stabilizátory a katalytické jedy. Stabilizátory jsou látky, které reagují s radikály, a tím řetězovou reakci zastaví. Katalytické jedy (četné organické sloučeniny obsahující síru) zabraňují působení katalyzátorů.

Poslední komentáře
12.11.2009 19:32:32: Pěkné, přesné, srozumitelné. Vážně to máš hezký udělaný. Dobrá práce.smiley${1}
 
Made by: MICHAL ŠEDIVÝ studio Lísek 26 Postupice ANNO 2006