VIII. Chemické reakce : KINETIKA Chemická kinetika se zabývá rychlostí reakce.

CHEMICKÉ REAKCE - obecně: Při chemické reakci se přeskupují částice, zanikají staré chemické vazby, vznikají nové. Příčinou je srážka částic; při ní někdy chemická reakce proběhne, někdy ne. KDY reakce proběhne ??

Ea ABY REAKCE PROBĚHLA, ČÁSTICE MUSÍ: a) se srazit a být při srážce správně orientovány b) mít dost energie. Př.: H2 + Cl2 → 2 HCl kde: E je průměrná energie molekul Ea je aktivační energie tj. energie nutná k tvorbě aktivovaného komplexu; je daná povahou reaktantů aktivovaný komplex E „čas“ reakce Hr uvolněné teplo 2 HCl H2 +Cl2 Cl H Ea Když je E > Ea reakce proběhne; když je E < Ea neproběhne.

ZAJÍMÁ NÁS: Za jakou dobu dostaneme produkt ? (chem. kinetika) Kolik produktu vznikne ? (chemická rovnováha) Jaké bude tepelné zbarvení reakce ? (chem. thermody- namika) Co chemickou reakcí vznikne ? Na to není obecně jednoznačná odpověď. Pro určité typy chem. reakcí známe přesnou odpověď a ty se dále naučíme. V ostatních případech lze produkty odhadnout pomocí: zkušenosti či znalosti podobné reakce (podobné chemicky, tj např. polohou prvků ve stejné skupině PSP)

CHEMICKÁ KINETIKA: 1) RYCHLOST chem. reakce v je změna koncentrace Když všechny srážky částic reaktantů vedou k produktu, reakce probíhá okamžitě (př. exploze, neutralizace); většina reakcí probíhá pomaleji (př. rezivění hřebíku). 1) RYCHLOST chem. reakce v je změna koncentrace reaktantu (či produktu) za jednotku času v = dc / dt Př. rozklad H2O2 při 40oC H2O2 → H2O + O2 rychlost reakce závisí na čase a = směrnici křivky exp. data tzn. na počátku je velká, s časem klesá

2) CO OVLIVŇUJE RYCHLOST a JAK ? Rychlost je tím větší, čím je : větší četnost srážek větší energie částic menší Ea (aktivační energie) Rychlost ovlivňuje : a) Koncentrace reaktantů (čím je větší, tím je četnost srážek větší, tím je rychlost větší) pro obecnou reakci : aA + bB → cC + dD (a, b, c, d jsou stech.koeficienty) je rychlost : v = k * cAi * cBj , kde k je rychlostní konstanta a i, j určíme z experimentů

b)Teplota –vliv velký (čím větší T, tím je větší rychlost i ener- gie částic a četnost srážek a tím větší je rychlost reakce) Př.: ještěrka, vaření, lednice Platí : k = A * e( - Ea / R T ) , kde k je rychlostní konstanta, A je konstanta Ea je aktivační energie Jen FBI : Velká Ea znamená velkou závislost k na T a obráceně : Př.: Hoření vodíku: Hoření fosforu: 2 H2 + O2 → 2 H2O Ea je velká P4 + 5 O2 → 2 P2O5 Ea je malá K zapálení H2 nutná větší iniciace. Pak hoření explozivní, rychlost obrovská. K zapálení P4 stačí malá iniciace (třením). Pak hoření klidné, rychlost „malá“.

SAMOVZNÍCENÍ látek: (u reakcí uvolňujících teplo a kde je zároveň pomalý odvod tepla do okolí) Zpočátku : reakce pomalá, uvolní se málo tepla, látka teplo částečně pohltí, její teplota T roste. S rostoucí T: roste rychlost reakce, uvolňuje se více tepla až dojde k samovznícení příp. k explozi. Pozn.: K samovznícení je obvykle nutné větší množství látky a delší čas. Př.: samovznícení hader napuštěných fermeží v uzavřeném malém prostoru Dále : VŠICHNI

c) Velikost plochy reaktantů (např. pro reakce, kde jedním reaktantem je plyn, druhým je pevná látka) Čím větší je plocha, tím větší je rychlost reakce. Př.: Zatápění – třísky, exploze v silech (snadné vznícení mouky, cukru ve vznosu ve vzduchu) d) Katalyzátor Snižuje aktivační energii, tím zvyšuje rychlost reakce. Reakcí se nespotřebovává. Většina průmyslových reakcí probíhá s katalyzátorem. Pozn.: Opačnou funkci má INHIBITOR. Zmenšuje rychlost reakce.