5. CHEMICKÉ ROVNOVÁHY

5. CHEMICKÉ ROVNOVÁHY A KINETIKA

Doba nutná k uskutečnění chemické reakce není vždy stejná a závisí na koncentraci výchozích látek, teplotě, přítomnosti katalizátorů a dalších podmínkách.

Reakční kinetika

Kinetika chemických reakcí je obor fyzikální chemie, který se zabývá rychlostí chemických reakcí, jejich závislostí na reakčních podmínkách (faktorech) a vysvětluje reakční mechanismus. Chemická reakce je děj (jehož podstatou jsou srážky reaktantů), při němž v molekulách reagujících látek dochází k zániku některých vazeb a ke vzniku nových. Chemické reakce můžeme dělit na rychlé (hoření, neutralizace) a pomalé (koroze). Chemickou reakci lze urychlit jednotlivými faktory:

Koncentrace

Čím vyšší teplota, tím vyšší rychlost reakce.

Tlak ovlivňuje rychlost reakce u plynů. S rostoucím tlakem se totiž při nezměněném objemu zvyšuje i teplota.

Velikost reakční plochy- Čím je reakční plocha větší, tím reakce běží rychleji. Např. reakce zinku s HCl běží rychleji, pokud použijeme práškový kov, než při použití zinkového plíšku.

Katalyzátor je látka ovlivňující rychlost chemické reakce, kdy snižuje aktivační energii a tím zakracuje čas potřebný pro dosažení chemické rovnováhy. Při reakci není spotřebována. Kromě pozitivních katalyzátorů, které průběh reakce urychlují, existují i tzv. negativní katalyzátory, neboli inhibitory, které průběh reakce zpomalují tím, že zvyšují hodnotu aktivační energie.

Existují dvě základní teorie snažící se objasnit mechanismus přeměny:

1) Srážková teorie

V této teorii vazby v reaktantech nejprve zaniknou a pak vznikají nové. Praktické výsledky ne vždy odpovídají této teorii. Aby k reakci došlo, musí být splněny následující podmínky (zbylé srážky jsou neúčinné):

1. dvě částice se musí srazit

2. aby srážka byla účinná, musí být částice vhodně prostorově orientovány

3. částice musí mít dostatečnou energii = aktivační energii EA [kj/mol], což je součet energií zanikajících vazeb

2) Teorie aktivovaného komplexu

Předpokládá, že současně s oslabováním původních vazeb v molekulách výchozích látek se mezi atomy různých molekul začínají vytvářet vazby nové vzniká nestálý přechodný celek – aktivovaný komplex. V dalším průběhu reakce se původní zeslabené vazby buď zcela přeruší a vytvoří se vazby nové, vzniknou produkty reakce, nebo se aktivovaný komplex rozpadne zpět na výchozí látky.

Zavedením aktivovaného komplexu nemusí dojít k energeticky náročnému zániku všech vazeb u výchozích látek, vznik produktů přes aktivovaný komplex je méně energeticky náročný. Aktivační energie je totiž určena rozdílem vnitřní energie aktivovaného komplexu a vnitřní energie výchozích látek.

proces aktivovaného komplexu

Průběh chemické reakce:

Reakční koordináta ukazuje průběh reakce. Aktivační energie je energie, kterou potřebujeme k tomu, aby došlo k účinné srážce.