Podstawy chemii, ćwiczenia laboratoryjne7

Zmianę szybkości reakcji chemicznej w czasie przedstawia wykres na rysun ku 4.1. Oś odciętych jest osią czasu, oś rzędnych - osią stężenia procentowego.

Rys. 4.1. Zmiana stężenia jednego z substratów w za-leżnośei od czasu przebiegu reakcji^(r/V</( oznacza pochodną stężenia względem czasu, czyli szybkość reakcji w danej chwili)

Szybkość reakcji jest cechą charakterystyczną określonego zespołu reagcit tów; zależy od wielu czynników. Najważniejsze z nich to:

• Stężenie reagujących substancji

• Temperatura

• Obecność katalizatora

• Ciśnienie (wpływa istotnie na szybkość reakcji w fazie gazowej)

• Środowisko reakcji (rozpuszczalnik, pH mieszaniny reagującej)

• Stopień rozdrobnienia i szybkość mieszania roztworu.

4.1. Wpływ stężenia na szybkość reakcji

Żeby mogła zajść reakcja chemiczna między dwoma cząsteczkami, muszą są one zderzyć efektywnie, to znaczy musi powstać produkt pośredni (tzw. komplck aktywny), który dopiero ulega przemianie we właściwy produkt reakcji.

Liczba zderzeń skutecznych jest proporcjonalna do stężenia cząstek substratów j i dlatego'szybkość reakcji jest proporcjonalna do stężenia substancji reagujących 'i i \ i,i "reakcji chemicznych ustalana jest eksperymentalnie, a wyniki pomiarów . ,| ,iii\via się w postaci równania kinetycznego, które najczęściej, lecz nie , ma postać funkcji potęgowej stężeń, na przykład:

(równanie chemiczne)

(równanie kinetyczne)

^ ^ 3Br₂ + 3 HiO (równanie chemiczne) [H⁺]£ (równanie kinetyczne)

i oznacza stałą szybkości reakcji (współczynnik wyznaczony doświadczalnie w określonej temperaturze),

wzór w nawiasie kwadratowym oznacza stężenie, najczęściej molowe, określonego reagenta.

11 oIniki potęgowe w równaniu kinetycznym nie są współczynnikami stechio-i, i /nymi w równaniu chemicznym. Równania kinetycznego obrazującego i.to',1 reakcji nie można przewidzieć teoretycznie, bo stężenie poszczególnych . i n tiow w różny sposób wpływa na szybkość reakcji. Tę zależność (równanie i i /iic) można wyznaczyć tylko doświadczalnie.

Mi iilu je chemiczne najczęściej przebiegają etapami. Na przykład reakcja

......nu jonu szczawianowego jonami manganianowymi( VII) przebiega zgodnie

. iw n.mieni:

5C₂04^_ + 2Mn04 + 16 H⁺ = 2 Mn²⁺ + 10 C0₂ + 8 H₂0

fjjo lnic / równaniem do zajścia tej reakcji potrzebne jest spotkanie się kilkunastu i Icdnoczesne spotkanie się takiej liczby jonów jest zupełnie nieprawdopo-• i ni l<i akcja przebiega więc etapami poprzez produkty' pośrednie, które tworzą it |u . / kolejne zderzenie cząstek substratów, a dopiero w końcowym etapie poił produkty reakcji według równania stechiometrycznego.