Číslo projektu
CZ.1.07/1.5.00/34.0743
Název školy
Moravské gymnázium Brno s.r.o.
Autor
RNDr. Miroslav Štefan
Tematická oblast
Chemie obecná – kinetika chemických reakcí
Ročník
1. ročník
Datum tvorby
11.12.2013
Anotace
a) určeno pro studenty i učitele b) obsahuje základní informace o reakční kinetice c) Vhodné pro zopakování učiva
Kinetika chemických reakcí
CAESIUMFLUORIDE. wikipedia.org [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ThermiteFe2O3.JPG
Základní pojmy • Reakční kinetika – chemická disciplína, která studuje rychlosti chemických reakcí a zabývá se faktory, které ovlivňují rychlost chemické reakce • Chemická reakce –děj, jehož podstatou jsou srážky molekul reaktantů, po nichž následuje zánik některých vazeb a vytvoření vazeb nových
• Doba k uskutečnění chemické reakce závisí na: • a) koncentraci výchozích látek • b) teplotě • c) přítomnosti nebo nepřítomnosti katalyzátoru • d) tlaku
Teorie aktivních srážek • pro uskutečnění chemické reakce je nutná srážka mezi molekulami reagujících látek • reakce proběhne jen tehdy, srazí-li se částice, které mají dostatečnou energii • reagující částice musí mít vhodnou prostorovou orientaci AUTOR NEUVEDEN. blogspot.cz [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://chemieobecna.blogspot.cz/2011/08/rychlost-chemicke-reakce-aktivacni.html
Teorie aktivních srážek • minimální energie, kterou musí částice mít, aby srážka byla účinná je aktivační energie • velikost aktivační energie je dána součtem energií všech zanikajících vazeb • rozdíl mezi aktivační energií přímé a zpětné reakce je reakční teplo (ΔH) • tato teorie není přesná, aktivační energie je ve skutečnosti nižší, tento problém vysvětluje teorie aktivovaného komplexu MAREČEK, A., HONZA, J. Chemie pro čtyřletá gymnázia, 1. díl. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 1998. s. 98 ISBN 80-7182-055-5
Teorie aktivovaného komplexu • v průběhu chemické reakce musí soustava projít stadiem tzv. aktivovaného komplexu • vytvoření aktivovaného komplexu vede k oslabení některých vazeb v molekulách reaktantů a současně ke tvorbě vazeb nových • štěpení původních vazeb je doprovázené spotřebováním energie a tvorba nových vazeb je doprovázená uvolňováním energie
AUTOR NEUVEDEN. blogspot.cz [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://chemieobecna.blogspot.cz/2011/08/rychlost-chemicke-reakce-aktivacni.html
Teorie aktivovaného komplexu • Aktivační energie je dána rozdílem energie aktivovaného komplexu a energie výchozích látek. V průběhu reakce se buď původní vazby zcela přeruší a vzniknou produkty reakce, nebo se komplex rozpadne na původní částice. • Aktivační energie potřebná k vytvoření aktivovaného komplexu je nižší než aktivační energie potřebná k úplné disociaci částic reaktantů podle srážkové teorie. MAREČEK, A., HONZA, J. Chemie pro čtyřletá gymnázia, 1. díl. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 1998. s. 101 ISBN 80-7182-055-5
Vliv koncentrace na průběh chemické reakce • rychlost reakce = časový úbytek molární koncentrace některého z reaktantů nebo přírůstek molární koncentrace libovolného produktu dělený jeho stechiometrickým koeficientem • V roce 1864 formuloval Peter Waage zákon, podle nějž je rychlost chemické reakce úměrná množství reagujících látek. ASTROCHEMIST. wikipedia.org [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Guldberg_Waage.jpg
Vliv koncentrace na průběh chemické reakce • Příklad reakce: aA + bB ↔ cC + dD reaktanty produkty • v = - Δ[A] / a.Δt (zápor znamená úbytek látky A) • v = - Δ[B] / b.Δt • v = Δ[C] / c.Δt • v = Δ[D] / d.Δt • v rychlost reakce • Δ[C] změna molární koncentrace látky C • c stechiometrický koeficient látky C • Δt časový interval
• • • • • • • • •
v1 = k1 . [A]a . [B]b v2 = k2 . [C]c . [D]d [A],[B],[C],[D] = okamžité molární koncentrace látek A,B,C,D v1 = rychlost reakce v2 = rychlost zpětné reakce k1, k2 = rychlostní konstanty (závislé na teplotě a typu reakční soustavy) V průběhu chemické reakce tedy ubývá výchozích látek a přibývá produktů Reakce se postupně zpomaluje, až zcela ustane Probíhají neustále obě reakce (přímá a zpětná) a po určité době dospěje soustava do stavu tzv. dynamické rovnováhy, kdy v1 = v2
Vliv koncentrace na průběh chemické reakce • Podle srážkové teorie způsobuje větší množství částic způsobené vyšší koncentrací více aktivních srážek, je chemická reakce rychlejší • Pevné látky reagují pouze na povrchu, proto můžeme množství reagujících částic zvýšit zvětšením plošného obsahu povrchu • U plynných látek můžeme dosáhnout téhož zvýšením tlaku
CARNOT, Sadi. wikipedia.org [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Molecular-collisions.jpg
Vliv koncentrace na průběh chemické reakce • Praktické využití: svařování kyslíkoacetylenovým plamenem, vakuové balení potravin, leštění kovů(chrom) • Nebezpečí v uhelném dole – výbuch uhelného prachu AUTOR NEUVEDEN. wikipedia.org [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Welding.jpg
Vliv teploty na průběh chemické reakce • van´t Hoffovo pravidlozvýšení teploty výchozích látek o 10°C zvýší reakční rychlost 2x až 4x • Při vyšší teplotě mají částice reagujících látek vyšší energii – je více účinných srážek AUTOR NEUVEDEN. wikipedia.org [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Vant_Hoff.jpg
Vliv teploty na průběh chemické reakce • Praktické využití: např.: chladící zařízení, mraznička, tlakový hrnec • Obranná reakce v organismu – zvýšená teplota
M.MINDERHOUD. wikipedia.org [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Koelkast_open.jpg
Vliv katalyzátorů na průběh chemické reakce • Katalyzátory • a) látky, které se v průběhu chemických reakcí nespotřebovávají • b) látky, které nemění složení systému, který dospěl do rovnovážného stavu • c) snižují aktivační energii (vedou reakční systém cestou, která je energeticky méně náročná) • d) zkracují čas potřebný k dosažení chemické rovnováhy
STAHLKOCHER. wikipedia.org [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Aufgeschnittener_Metall_Katalysator_f%C3%BCr_ei n_Auto.jpg
MÜLLER, Robin. wikipedia.org [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Verbrennung_eines_Zuckerw%C3%BCrfels_.png
Vliv katalyzátorů na průběh chemické reakce • Princip katalýzy • A + B → AB reakce bez katalyzátoru • A + K → AK první krok katalyzované reakce • AK + B → AB + K druhý krok katalyzované reakce • Reakční teplo katalyzované a nekatalyzované reakce je stejné, rozdílný je průběh reakce BKELL. wikipedia.org [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Activation_energy.svg
Použité zdroje:
Obrazový materiál
Citace jsou uvedeny přímo u jednotlivých obrázků Články na internetu BLECHOVÁ, Iva. gymcheb.cz/ [online]. [cit. 11.12.2013]. Dostupný na WWW: http://absolventi.gymcheb.cz/2008/ivblech/chemicka%20kinetika%201.html Literatura HONZA, Jaroslav; MAREČEK, Aleš. Chemie pro čtyřletá gymnázia. Olomouc: Nakladatelství Olomouc s.r.o., 1998, ISBN 80-7182-055-5. VACÍK, Jiří a kol. Přehled středoškolské chemie. Praha: SPN, 1999, ISBN 80-7236-108-7.
