Rýchlosť reakcie
Reakčnou rýchlosťou sa rozumie zmena koncentrácie v priebehu času v chemických reakciách [1] .
Fyzikálna jednotka koncentrácie je mol/l, zmena koncentrácie v čase musí byť preto špecifikovaná v mol/l za sekundu alebo minútu, písané ako mol * l -1 * s -1 alebo min -1 .
Meranie reakčnej rýchlosti
Pre školskú chémiu sú dôležité dve metódy merania reakčnej rýchlosti, objemové meranie pomocou piestového vzorkovača a gravimetrické meranie pomocou analytických váh. Obidva spôsoby sú vhodné iba pre reakcie, pri ktorých sa uvoľňuje plyn, napríklad pri reakcii kyseliny chlorovodíkovej s horčíkom alebo pri reakcii kyseliny octovej s uhličitanom vápenatým. Pri objemovej metóde sa vznikajúci plyn zhromažďuje v plynovej striekačke a rýchlosť reakcie tvorby plynu sa potom dá vypočítať zo zväčšenia objemu v priebehu času. V gravimetrickej metóde vývoja plynu dochádza k úbytku hmotnosti, z ktorého potom možno tiež vypočítať reakčnú rýchlosť. Podrobnejšie informácie nájdete v časti „Meranie reakčnej rýchlosti“ na stránkach úrovne EF.
Ďalšie metódy sú založené na zmene farby počas reakcie, pravdepodobne po pridaní indikátorov a použití fotometra. Reakčná rýchlosť sa dá vypočítať z rýchlosti zmeny farby. Veľmi pôsobivým a jednoduchým pokusom je reakcia tiokyanátu sodného s kyselinou chlorovodíkovou. V tejto reakcii reagujú dva číre roztoky za vzniku zakalenej zmesi produktov. Výsledná síra robí produktovú zmes čoraz nepriehľadnejšou. Teraz môžete jednoducho zmerať čas potrebný na vykonanie experimentu, kým už nebudete vidieť cez Erlenmeyerovu banku. Podrobnosti pozri „Pokus s tiosíranom kyseliny chlorovodíkovej“ na stránkach EF.
Základné pojmy
Koncentrácia c1 východiskového materiálu alebo produktu sa meria v čase ti, meranie sa potom opakuje a zmenená koncentrácia c2 sa meria v čase t2. Priemerná rýchlosť je potom
Pokiaľ prehliadač nezobrazuje vzorce na tejto stránke správne, rozšírenie MathJax nebolo načítané správne. Prehliadač je zastaraný alebo momentálne nie je k dispozícii pripojenie na internet.
Aj keď je priemerná rýchlosť vypočítaná veľmi ľahko, je často ťažké určiť aktuálnu rýchlosť. Okamžitá rýchlosť znamená reakčnú rýchlosť v definovanom časovom okamihu t. Z matematického hľadiska je súčasná rýchlosť priemerná rýchlosť za časové obdobie, ktoré sa blíži k nule.
Ak je napríklad nárast objemu vodíka v plynovej striekačke graficky znázornený ako krivka v čase, potom okamžitá rýchlosť v ktoromkoľvek časovom okamihu t bude dotyčnicou krivky v tomto časovom okamihu. Priemerná rýchlosť by na druhej strane bola sekansou, ktorá pretína zákrutu na dvoch miestach.
Počiatočná rýchlosť, priemerná rýchlosť a okamžitá rýchlosť reakcie, pri ktorej vzniká produkt
To znamená rýchlosť reakcie na začiatku chemickej reakcie. Počiatočnú rýchlosť je veľmi ťažké zmerať ako okamžitú rýchlosť, preto sa na to zvyčajne používa priemerná rýchlosť počas prvých piatich alebo desiatich sekúnd reakcie - čas samozrejme závisí od typu samotnej reakcie. Pri rýchlej reakcii, ako je neutralizácia kyseliny reakcia je úplne skončená po zlomku sekundy; So školskými prostriedkami je tu takmer nemožné určiť počiatočnú rýchlosť. Pri populárnej reakcii kyseliny chlorovodíkovej so zinkom alebo horčíkom sa meria objem vodíka, ktorý sa vytvorí počas prvých piatich až desiatich sekúnd reakcie. Ak zmeníte koncentráciu kyseliny, môžete veľmi pekne ukázať závislosť reakčnej rýchlosti od koncentrácie kyseliny.
Zarážky
Podrobnejšie informácie o téme reakčnej rýchlosti nájdete na stránkach reakčnej kinetiky pre úroveň EF:
- Römpp Chemie-Lexikon, 9. vydanie, 1992