4.Termochemie, reakční kinetika, chemická rovnováha

4. Termochemie. Reakční kinetika. Chemická rovnováha

Reakční kinetika

• Chemické reakce probíhají různou rychlostí, která závisí na určitých podmínkách a na povaze reagujících částic

• Reakční kinetika studuje

  • Rychlost chemických reakcí

  • Závislost na reakčních podmínkách

  • Vysvětluje reakční mechanismus

• Chemické reakce z pohledu reakční kinetiky dělíme na:

  • Izolované reakce

    • Probíhají v soustavě samy

    • => žádné jiné probíhající reakce v soustavě na ně nejsou vázány -> nemají společné produkty ani reaktanty

  • Simultánní reakce

    • V soustavě probíhají současně a mohou být:

    • Zvratné

      • Z reaktantů vznikají produkty a ve stejném okamžiku z produktů vznikají reaktanty

      • A <-> B

    • Paralelní

      • Společné reaktanty reagují za vzniku různých produktů

      • Jsou častější v organické chemii

      • A + B -> C

->D

• Následné

  • Produkt se stává reaktantem následující reakce

  • A -> B -> C

Rychlost chemické reakce

• v

• Obecně ji můžeme definovat jako úbytek látkového množství kterékoliv výchozí látky nebo přírůstek látkového množství kteréhokoliv produktu za jednotku času dělený stechiometrickým koeficientem této látky

• Rychlost s jakou klesá koncentrace výchozí látky, nebo rychlost, s jakou roste koncentrace produktu

• Je ovlivňována:

  • Koncentrací reagujících látek

  • Teplotou

  • Přítomností katalyzátorů

  • Tlakem -> platí pouze tehdy, když je alespoň jeden produkt nebo reaktant plynný

Teorie reakční kinetiky

• Existují 2 základní teorie pro objasnění mechanismu přeměny výchozích látek na produkty:

  • Srážková teorie

    • Vychází z předpokladu, že pro zreagování částic je nutné, aby se nejprve srazily

    • Aby byla srážka účinná -> vedla k reakci musí mít částice v okamžiku srážky

      • Vhodnou prostorovou orientaci

      • Vhodnou energii

        • Aktivační energie

          • Je rovna energii potřebné k rozštěpení zanikajících vazeb v reaktantech

  • Teorie aktivovaného komplexu

    • Výhodou na rozdíl od srážkové teorie je přesnější energetická bilance v průběhu reakce

    • Při uskutečnění účinné srážky vytvoří reagující částice nejprve Aktivovaný komplex

      • Ten je charakterizován určitou hodnotou aktivační energie EA

        • Aktivační energie aktivovaného komplexu je určena rozdílem vnitřní energie aktivovaného komplexu a výchozích látek

        • Aktivovaný komplex je nestálý

          • Staré vazby ještě úplně nezanikly a nové nevznikly

          • Tudíž se aktivovaný komplex rychle rozpadá

            • Na původní částice

            • Produkty

Faktory ovlivnující reakční rychlost:

• Vliv koncentrace

  • Závislost rychlosti ch. reakce na koncentraci výchozích látek vyjadřuje kinetická rovnice

  • v = k. [A]α.[B]β

  • A + B -> produkty

  • V… rychlost reakce

  • [A].[B] … rovnovážné koncentrace výchozích látek

  • K … rychlostní konstanta, závislá na teplotě

  • Alfa, beta … řády reakce vůči látkám A, B -> totožné se stechiometrickými koeficienty mnohdy