Reakciósebesség Flashcards
A reakciók sebessége és befolyásolása
A sebesség fogalma a kémiában
A kémiai reakciók sebességének nyomon követéséhez a kiindulási anyagok vagy a termékek koncentrációjának változását vizsgáljuk az idő függvényében. A reakciók sebessége eltérő lehet, léteznek nagyon gyors (pl. robbanások) és lassú (pl. rozsdásodás) reakciók is.
A reakciósebesség definíciója
A reakciósebesség a kiindulási anyagok vagy a termékek koncentrációjának egységnyi idő alatti változása. Képlettel kifejezve:
V = \frac{\Delta c}{\Delta t}
ahol:
v: a reakció sebessége,
\Delta c: a koncentráció változása,
\Delta t: az eltelt idő.
A reakciósebesség mértékegysége: \frac{mol}{dm^3 \cdot s}.
A reakciók csoportosítása sebesség szerint
A reakciók sebességük alapján három csoportba sorolhatók:
Pillanatszerű reakciók: pl. robbanások, láncreakciók, gyors égések (hidrogén égése), csapadékképződés (ezüst-klorid keletkezése).
Közepes sebességű reakciók: pl. hangyasav reakciója brómmal, kénkiválással járó reakciók, magnézium égése.
Nagyon lassú reakciók: pl. rozsdásodás, fa korhadása.
Reakciósebességi egyenlet
A reakciósebességi egyenlet segítségével értelmezhetjük a reakciók sebességét. Ha a kiindulási anyagok egyenletesen elkeverednek, a reakció sebessége egyenesen arányos a reakcióba lépő anyagok koncentrációival. Például:
A + 3B \rightarrow 2C
A reakció sebessége arányos az A és B anyagok koncentrációival:
v \sim [A] és v \sim [B]^3
így a szorzatukkal is:
v \sim [A] [B]^3
Az arányossági tényező a reakciósebességi állandó (k):
\frac{V}{[A] [B]^3} = k
A reakciósebességi állandó adott hőmérsékleten adott reakcióra állandó érték.
A sztöchiometriai egyenletben szereplő együtthatókat a sebességi egyenletben hatványkitevőként tüntetjük fel. Ezek a részrendek, melyek összege megadja a reakció rendűségét. A vizsgált reakció teljes sebességi egyenlete:
v = k \cdot [A] [B]^3
A reakciósebességi egyenlet segítségével megadható, hogyan változik a reakció sebessége a kiindulási anyagok koncentrációjának változtatásával.
A reakciósebesség befolyásoló tényezői
A reakciók sebessége számos körülménytől függ:
Anyagi minőség: Egyes anyagok könnyebben reagálnak, mint mások.
Koncentráció: A kiindulási anyagok pillanatnyi koncentrációja befolyásolja a reakciósebességet. Ahogy a kiindulási anyagok fogynak, a reakció sebessége csökken.
Hőmérséklet: Általában a hőmérséklet növelése növeli a reakció sebességét, mivel a részecskék gyorsabban mozognak és gyakrabban ütköznek, valamint nagyobb energiával rendelkeznek.
Katalizátorok és inhibitorok: A katalizátorok növelik, az inhibitorok pedig csökkentik a reakció sebességét.
Katalizátorok és enzimek
A katalizátorok szabályozzák az élőlények szervezetének folyamatait. Az élő szervezet specifikus katalizátorait enzimeknek nevezzük. Az enzimek a reaktánsok az enzimek felszínén lépnek reakcióba egymással. Az enzimek csak olyan anyagok reakciósebességét képesek megváltoztatni, amelyek tökéletesen illeszkedni tudnak az enzimek aktív helyéhez.
Az enzimek működése függ a kémhatástól (pH) és a hőmérséklettől. A legtöbb enzim ideális hőmérséklete 35-40 °C között van. Láz esetén az enzimek sérülhetnek és elveszíthetik aktivitásukat.
Egyéb tudnivalók
Ha a levegő oxigéntartalma 21%-ról 25%-ra növekedne, a nedves fa is elégne.
A Belouszov-Zsabotyinszkij-reakció (BZ-reakció) egy közepes sebességgel lejátszódó oszcillációs reakció.
Az enzimes mosószerek fehérjealapú szennyeződéseket is képesek kisebb részekre bontani.
Fontosabb fogalmak
Reakciósebesség
Pillanatszerű reakció
Közepes sebességű reakció
Nagyon lassú reakciók
Reakciósebességi egyenlet
Reakciósebességi állandó
Katalizátor
Enzim
Kémiai egyensúly befolyásolása
A folyamatok elméletileg megfordíthatóak (kétirányúak), de a gyakorlatban a reakciók jelentős része egyirányúnak tekinthető. Egyirányú reakciók például az erős savak és erős bázisok között lejátszódó kémiai változások, a csapadékleválással járó reakciók, valamint a nyitott térben lejátszódó gázfejlődéssel járó folyamatok is.
Berthelot ecetsav és etil-alkohol egyensúlyi reakcióját vizsgálta:
ecetsav + etil-alkohol = etil-etanoát + víz
A vizsgálat során rájött, hogy bármilyen mennyiségben is reagáltatja a kiindulási anyagokat, a reakció sohasem játszódik le teljesen. A kiindulási anyagok és termékek adott mennyiségeinek hozzáadására a reakcióelegyben a többi résztvevő mennyisége is változott, a teljes átalakulás azonban mégsem következett be.
Ezekben a reakcióelegyekben a reakció úgy játszódik le, hogy bizonyos anyagmennyiség-aránynál olyan állapotba kerül a rendszer, amelyben a kiindulási anyagok és a termékek egyaránt jelen vannak. Bármelyik mennyiségének megváltoztatása a többi anyag mennyiségét változtatja addig, mígnem az elegy ismét egy ,,állandó összetételű" új állapotba nem kerül.
Ezek a tapasztalatok vezettek a későbbiekben a tömeghatás törvényének megfogalmazásához.
Az egyensúlyi rendszerben a termékképződés, valamint a termék visszaalakulásának sebessége egy idő után kiegyenlítődik, így a részecskék szintjén ugyan van változás, de az anyagok koncentrációja nem változik. Ezt az állapotot dinamikus egyensúlyi állapotnak nevezzük.
A kémiai reakciók sebességének nyomon követéséhez a kiindulási anyagok vagy a termékek koncentrációjának változását vizsgáljuk az idő függvényében. A reakciók sebessége eltérő lehet, léteznek nagyon gyors (pl. robbanások) és lassú (pl. rozsdásodás) reakciók is.
A reakciósebesség a kiindulási anyagok vagy a termékek koncentrációjának egységnyi idő alatti változása. Képlettel kifejezve: V = \frac{\Delta c}{\Delta t}, ahol v a reakció sebessége, \Delta c a koncentráció változása, \Delta t az eltelt idő. A reakciósebesség mértékegysége: \frac{mol}{dm^3 \cdot s}.
A reakciók sebességük alapján három csoportba sorolhatók: Pillanatszerű reakciók (pl. robbanások, láncreakciók, gyors égések, csapadékképződés), közepes sebességű reakciók (pl. hangyasav reakciója brómmal, kénkiválással járó reakciók, magnézium égése), és nagyon lassú reakciók (pl. rozsdásodás, fa korhadása).
A reakciósebességi egyenlet segítségével értelmezhetjük a reakciók sebességét. Ha a kiindulási anyagok egyenletesen elkeverednek, a reakció sebessége egyenesen arányos a reakcióba lépő anyagok koncentrációival. Például, A + 3B \rightarrow 2C. A reakció sebessége arányos az A és B anyagok koncentrációival: v \sim [A] és v \sim [B]^3, így a szorzatukkal is: v \sim [A] [B]^3. Az arányossági tényező a reakciósebességi állandó (k): \frac{V}{[A] [B]^3} = k. A reakciósebességi állandó adott hőmérsékleten adott reakcióra állandó érték. A sztöchiometriai egyenletben szereplő együtthatókat a sebességi egyenletben hatványkitevőként tüntetjük fel. Ezek a részrendek, melyek összege megadja a reakció rendűségét. A vizsgált reakció teljes sebességi egyenlete: v = k \cdot [A] [B]^3. A reakciósebességi egyenlet segítségével megadható, hogyan változik a reakció sebessége a kiindulási anyagok koncentrációjának változtatásával.
A reakciók sebessége számos körülménytől függ, mint az anyagi minőség (egyes anyagok könnyebben reagálnak, mint mások), koncentráció (a kiindulási anyagok pillanatnyi koncentrációja befolyásolja a reakciósebességet, a reakció sebessége csökken ahogy a kiindulási anyagok fogynak), hőmérséklet (a hőmérséklet növelése általában növeli a reakció sebességét), katalizátorok és inhibitorok (a katalizátorok növelik, az inhibitorok pedig csökkentik a reakció sebességét).
A katalizátorok szabályozzák az élőlények szervezetének folyamatait. Az élő szervezet specifikus katalizátorait enzimeknek nevezzük. Az enzimek a reaktánsok az enzimek felszínén lépnek reakcióba egymással. Az enzimek csak olyan anyagok reakciósebességét képesek megváltoztatni, amelyek tökéletesen illeszkedni tudnak az enzimek aktív helyéhez. Az enzimek működése függ a kémhatástól (pH) és a hőmérséklettől. A legtöbb enzim ideális hőmérséklete 35-40 °C között van. Láz esetén az enzimek sérülhetnek és elveszíthetik aktivitásukat.
Egyéb tudnivalók: Ha a levegő oxigéntartalma 21%-ról 25%-ra növekedne, a nedves fa is elégne. A Belouszov-Zsabotyinszkij-reakció (BZ-reakció) egy közepes sebességgel lejátszódó oszcillációs reakció. Az enzimes mosószerek fehérjealapú szennyeződéseket is képesek kisebb részekre bontani.
Fontosabb fogalmak: Reakciósebesség, Pillanatszerű reakció, Közepes sebességű reakció, Nagyon lassú reakciók, Reakciósebességi egyenlet, Reakciósebességi állandó, Katalizátor, Enzim.
A folyamatok elméletileg megfordíthatóak (kétirányúak), de a gyakorlatban a reakciók jelentős része egyirányúnak tekinthető. Egyirányú reakciók például az erős savak és erős bázisok között lejátszódó kémiai változások, a csapadékleválással járó reakciók, valamint a nyitott térben lejátszódó gázfejlődéssel járó folyamatok is.
Berthelot ecetsav és etil-alkohol egyensúlyi reakcióját vizsgálta: ecetsav + etil-alkohol = etil-etanoát + víz. A vizsgálat során rájött, hogy bármilyen mennyiségben is reagáltatja a kiindulási anyagokat, a reakció sohasem játszódik le teljesen. A kiindulási anyagok és termékek adott mennyiségeinek hozzáadására a reakcióelegyben a többi résztvevő mennyisége is változott, a teljes átalakulás azonban mégsem következett be.
Ezekben a reakcióelegyekben a reakció úgy játszódik le, hogy bizonyos anyagmennyiség-aránynál olyan állapotba kerül a rendszer, amelyben a kiindulási anyagok és a termékek egyaránt jelen vannak. Bármelyik mennyiségének megváltoztatása a többi anyag mennyiségét változtatja addig, mígnem az elegy ismét egy ,,állandó összetételű" új állapotba nem kerül. Ezek a tapasztalatok vezettek a későbbiekben a tömeghatás törvényének megfogalmazásához.
Az egyensúlyi rendszerben a termékképződés, valamint a termék visszaalakulásának sebessége egy idő után kiegyenlítődik, így a részecskék szintjén ugyan van változás, de az anyagok koncentrációja nem változik. Ezt az állapotot dinamikus egyensúlyi állapotnak nevezzük.
A reakciók sebessége és befolyásolása:
A reakciósebesség a kiindulási anyagok vagy termékek koncentrációjának időbeli változása. A reakciók lehetnek gyorsak (robbanás) vagy lassúak (rozsdásodás).
Reakciósebesség definíciója: V = \frac{\Delta c}{\Delta t}, mértékegysége: \frac{mol}{dm^3 \cdot s}.
A reakciók csoportosítása sebesség szerint:
Pillanatszerű: robbanások, láncreakciók.
Közepes sebességű: hangyasav reakciója brómmal.
Nagyon lassú: rozsdásodás, fa korhadása.
Reakciósebességi egyenlet: Ha A + 3B \rightarrow 2C, akkor v = k \cdot [A] [B]^3, ahol k a reakciósebességi állandó.
A reakciósebességet befolyásoló tényezők: anyagi minőség, koncentráció, hőmérséklet, katalizátorok és inhibitorok.
Katalizátorok és enzimek: A katalizátorok szabályozzák az élőlények folyamatait, az enzimek a specifikus katalizátorok. Az enzimek működése pH-tól és hőmérséklettől függ.
Fontosabb fogalmak: Reakciósebesség, reakciósebességi egyenlet, katalizátor, enzim.
Kémiai egyensúly befolyásolása:
A reakciók elméletileg megfordíthatóak, de sok gyakorlati reakció egyirányú. Berthelot vizsgálta az ecetsav és etil-alkohol reakcióját, megállapítva, hogy a reakció sosem