AUTOR: Ing. Ladislava SemerádováANOTACE: Výukový materiál je určen pro studenty 1.ročníku SŠ. Může být použit při výkladu chemické rovnováhy

KLÍČOVÁ SLOVA:

Kinetika chemických reakcíVY-32-INOVACE-CHE-113

Chemická rovnováha

• V chemii dlouho panoval názor, že každá chemická reakce probíhá až do úplné přeměny reaktantů v produkty

• Výsledky experimentů prokázaly, že u většiny chemických reakcí jsou v reakční směsi přítomny jak částice reaktantů, tak i produktů

• Je takový stav soustavy v němž se nemění její složení, i když v ní neustále probíhají chemické děje

• Z tohoto pohledu dělíme reakce:• Nevratné – probíhají do úplné přeměny

reaktantů• zvratné- po skončení děje jsou přítomny

reaktanty i produkty

• Většina dějů je zvratných !

Zvratné reakce

• U těchto reakcí probíhají současně dvě reakce• Přímá – vznikají produkty• Zpětná – část produktů se rozkládá• Po určité době se za daných podmínek ( teplota

a tlak) koncentrace látek dále nemění a nastane tzv. rovnovážný stav

• Jedná se o dynamický proces – tzn. Látky stále vnikají a rozkládají se , ale konečné množství je konstantní

Zápis zvratných reakcí

• Tyto reakce, při kterých probáhájí jak přímé tak zpětné reakce zapisujeme jedinou reakcí s protisměrnými šipkami

V1

• H2 + I2 2HI v

2

V1 = k1 . c (H2) .c(I2) přímá rekce

V2 = k2. c (HI) 2 zpětná reakce

• Rychlost přímé rekce je největší na počátku a v průběhu času se snižuje

• Rychlost zpětné je naopak na počátku nejmenší a v průběhu reakce se zvětšuje

• Po určité době se rychlost přímé i zpětné reakce vyrovnají a nastane dynamická rovnováha, kdy platí:

v1=v2

Rovnovážná konstanta

• Uvažujme obecnou zvratnou reakci• aA + bB cC + dD• Přímá reakce v1 = k1[A]a.[B]b

Efektivní (účinná) srážka nastane:

a) při vhodné prostorové orientaci částic:

I2 účinná srážka

neúčinná srážkaH2

b) pokud částice mají dostatečnou kinetickou energii tzv. aktivační energii EA

E

reakcereaktanty produkty

EA EA'

DH

Aktivační energie EA

• představuje určitou energetickou bariéru, kterou je třeba překonat, aby došlo k chemické reakci

• jde o energii potřebnou k zániku stávajících vazeb a vytvoření vazeb nových

• na grafu je vidět počáteční energie výchozí látky, je vidět energetický val, který musí látka překonat

Reakční teplo Qr

• Rozdíl mezi energii reaktantů a energii produktů se nazývá reakční teplo Qr

• Podle velkosti Qr dělíme reakce na exotermní a endotermní

Exotermní reakce• ∆Qr< 0• Energie produktů je nižší než

výchozích látek• teplo se uvolňuje

• Endotermní reakce• ∆Or > 0• Energie produktů je vyšší

než výchozích látek• teplo musíme dodat

E

reaktanty

produkty

časový průběh reakce

DQr > 0

E

časový průběh reakce

reaktanty

produkty

DQr < 0

Teorie aktivovaného komplexu

časový průběh reakce

E

reaktanty

produkty

aktivovaný komplex

DQr

Reakční rychlost

• definujeme jako přírůstek látkového množství produktu nebo reaktantu za jednotku času

• Kinetická rovnice

v = k [A]a [B]b

• k rychlostní konstanta• a,b stechiometrické koeficienty• [A], [B] koncentrace reaktantů

D C B A  dcba

Faktory ovlivňující reakční rychlost:

a) koncentrace

b) teplota

c) katalyzátory

d) velikost styčné plochy

a) vliv koncentrace

• čím větší jsou látkové koncentrace reaktantů, tím větší je pravděpodobnost počtu srážek těchto částic, a tím větší je i rychlost reakce

v = k [A]a [B]b

• rychlost reakce je přímo úměrná součinu reaktantů umocněných na stechiometrické koeficienty

D C B A  dcba

b) vliv teploty

• zvýšením teploty vrůstá kinetická energie, vzrůstá rychlost pohybu i pravděpodobnost vzájemných srážek

• zvyšováním teploty vždy vrůstá rychlost chemické reakce

• Empirické pravidlo:• zvýšením teploty o 10 oC se rychlost většiny reakcí zvýší

2x až 4x

c) vliv katalyzátorů

• bez katalyzátoru s katalyzátorem

Katalyzátory

látky, které ovlivňují rychlost chemické reakce tím, že :• mění mechanismus reakce – dvoustupňový

proces• ovlivňuji velikost aktivační energie • umožňují, aby reakce proběhla

Inhibitory

• látky, které jsou opakem katalyzátoru• reakce znesnadňují, zpomalují popřípadě

potlačují• např. látky přidávající se do plastických hmot

jako retardéry hoření

d) velikost styčné plochy

• zvýšením povrchu reaktantů vzrůstá rychlost chemické reakce

• např. granulovaný zinek reaguje s kyselinou dusičnou pomaleji než práškový zinek

• rychlost také vzrůstá se zvyšujícím se rozptýlením částic reaktantů

• rychle probíhají reakce plynných látek, neboť jsou roztýleny až na molekuly nebo atomy ( atomy vzácných plynů)

POUŽITÉ ZDROJE:

www.glassschool.cz

DUŠEK, Bohuslav a Vratislav FLEMR. Obecná a anorganická chemie pro gymnázia. SPN, 2007. ISBN 80-7235-369-1.

Klouda P. Obecná a anorganická chemie. Ostrava: Pavel Klouda, Ostrava, 2004. ISBN 80-86369-10-2.