- Faktory, které ovlivňují rychlost reakce
- Velikost částic látky
- Fyzikální stav látek
- Koncentrace činidla
- Teplota
- Katalyzátory
- Reference
Rychlost chemické reakce je rychlost, při které dochází k přeměně látek nazývaných reaktanty na jiné látky nazývané produkty. Faktory, které ovlivňují rychlost, mohou být různé; druh činidel, velikost částic, fyzický stav látek…
Reaktanty mohou být atomy nebo molekuly, které se navzájem srazí nebo srazí, což způsobí přerušení vazeb mezi nimi. Po přestávce se vytvoří nové vazby a vytvoří se produkty.
Pokud je alespoň jedna z reakčních složek zcela spotřebována při reakci, přičemž se zcela vytvoří produkt, je reakce považována za úplnou a probíhá pouze v jednom směru.
V některých případech se vytvořené produkty znovu srazí a rozbijí své vazby, aby se reorganizovaly a znovu se staly reaktanty. Tomu se říká zpětná reakce.
Obě reakce se vyskytují při různých rychlostech, avšak pokud se rychlost dopředné reakce rovná rychlosti zpětné reakce, je stanovena kinetická rovnováha, což znamená, že reakce je v rovnováze.
Faktory, které ovlivňují rychlost reakce
Každá chemická reakce podléhá řadě faktorů, které způsobují, že její rychlost rychle nebo pomalu prochází. Zjistili jsme reakce, které se dějí během několika sekund, jako jsou exploze, a další, které trvají trochu déle, jako je oxidace železné tyče vytažené venku.
Tyto faktory, které ovlivňují rychlost chemické reakce, jsou:
Velikost částic látky
Je také známa jako kontaktní plocha. Pokud mají látky velký kontaktní povrch, to znamená, že jsou velmi kompaktní, reakce je pomalejší, než když je kontaktní povrch malý.
Příkladem je reakce selekčního činidla Alka v tabletě a selekčního činidla Alka v prášku. Alka seltzer je směs kyseliny acetylsalicylové, s hydrogenuhličitanem sodným, fosforečnanem vápenatým a kyselinou citrónovou.
Jsou-li tyto látky atomovými atomy, vykazují také změnu reaktivity v důsledku velikosti atomu a počtu elektronů na své poslední úrovni.
V důsledku toho reaguje sodík (Na) násilně s vodou ve srovnání s vápníkem (Ca). Stejným způsobem je železo (Fe) snadno oxidováno působením vodní páry přítomné v okolním vzduchu ve srovnání s olovem (Pb), jehož reakce je mnohem pomalejší.
Iontové druhy mají ve srovnání s neutrálními druhy velmi vysokou reaktivitu (nízké reakční rychlosti). Mg + 2 je tedy reaktivnější než Mg.
Fyzikální stav látek
Stav agregace reakčních složek také ovlivňuje rychlost reakce. V pevném stavu jsou částice (atomy) velmi blízko u sebe, takže mobilita mezi nimi je velmi malá a kolize jsou velmi pomalé.
V kapalném stavu mají částice větší pohyblivost, což urychluje reakce ve srovnání s pevným stavem.
V plynném stavu má reakce mnohem větší rychlost díky velké separaci mezi částicemi činidla.
Pro zvýšení reakční rychlosti látky může být látka rozpuštěna ve vodě tak, že jsou molekuly solubilizovány a zvyšuje se mobilita mezi nimi.
Koncentrace činidla
Koncentrace látky se vztahuje k počtu částic (atomů, iontů nebo molekul), které jsou v daném objemu.
Při chemické reakci, je-li mnoho částic, bude počet srážek mezi nimi velmi vysoký, takže rychlost reakce bude vysoká.
Čím vyšší je koncentrace reakčních složek, tím vyšší bude reakční rychlost tvorby produktu.
Teplota
V systému složeném z činidel jsou všechny částice, které jej tvoří, v pohybu, buď vibrují, jako v pevných látkách, nebo se pohybují v případě kapalin a plynů.
V obou případech jsou pozorovány vibrační E a kinetické E. Tyto energie jsou přímo úměrné teplotě, při které je systém.
S rostoucí teplotou systému se zvyšuje molekulární pohyb látek.
Srážky mezi nimi se stávají silnějšími, natolik, aby způsobily zhroucení a tvorbu svazků, překonaly překážku, kterou je aktivační energie Ea.
Jak se teplota systému zvyšuje, reaktivita se zvyšuje a reakční rychlost je nižší, tedy rychlejší.
Katalyzátory
Jsou to chemické látky, které ovlivňují chemickou reakci, buď zvyšují rychlost reakce nebo ji zpomalují. Jeho hlavní charakteristikou je to, že se nepodílí na chemické reakci, což znamená, že na konci reakce může být izolována ze systému.
Příkladem je hydrogenace nenasycené organické sloučeniny lithiumaluminiumhydridem jako katalyzátorem:
CH3-CH = CH-CH3 + H2CH3-C2-CH2-CH3
V chemické rovnici je katalyzátor umístěn nad šipkou, která ukazuje směr reakce.
Při chemické reakci se může stát, že katalyzátor i reaktanty nejsou ve stejném fyzikálním stavu, tento typ systému je známý jako „heterogenní“.
Tyto katalyzátory se nazývají kontaktní katalyzátory. "Homogenní" katalyzátory jsou katalyzátory, které mají stejný fyzikální stav reakčních složek a nazývají se transport.
Reference
- Levine, I. Physicochemistry. vol.2. McGraw-Hill 2004
- Capparelli, Alberto Luis Základní fyzikálněchemie. E-Book.
- Fernández Sánchez Lilia, Corral López Elpidio, et.al (2016) Kinetika chemických reakcí. Obnoveno: zaloamati.azc.uam.mx.
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. Faktory, které ovlivňují rychlost chemické reakce. Obnoveno: thinkco.com.