Uvjet za odvijanje kemijske reakcije je efektivni sudar čestica tvari (atomi, molekle ili ioni) Pri svakom sudaru čestica međutim ne dolazi do kemijske promjene.
Znači da energija čestica koje se sudaraju premašuje energiju aktivacije, a smjer sudara (položaj) mora biti ispravan (energija potrebna za kemijsku reakciju).
Razlika energija reaktanta i prijelaznog stanja je energijska barijera (energijski prag), odnosno energija koja je potrebna da bi do kemijske reakcije uopće došlo.
Ovu razliku energije nazivamo energijom aktivacije i označujemo s Ea.
Čimbenici koji utječu na brzinu kemijske reakcije su:
Shematski prikaz utjecaja temperature, koncentracije reaktanata i površine reaktanata u čvrstom agregacijskom stanju na brzinu kemijske reakcije.
Budući su najslabije veze čestica u plinovitim stanju one su najbrže pa to možemo izraziti:
v(g) > v(l) > v(s)
Što je koncentracija (c) reaktanata veća (>), broj mogućih uspješnih sudara je veći (>).
Prema tome, i reakcija je brža.
Ovisnost brzine kemijske reakcije o koncenraciji reaktanata najbolje je prokazati zakonom brzine
Pojam zakona brzine formulirali su Guldberg i Waage tzv. zakonom o djelovanju masa.
Brzina reakcije proporcionalna je koncentracijama reagirajućih tvari.
Prema tome za navedenu hipotetsku reakciju:
Vrijedi:
k – konstanta brzine kemijske reakcije
Ta se jednadžba zove zakon brzine reakcije.
Brzina reakcije jednaka je umnošku konstante brzine reakcije i množinskih koncentracija reaktanata potenciranih apsolutnim vrijednostima njihovih stehiometrijskih koeficijenata.
Osim zakona brzine reakcije Guldberg i Waage formulirali su i red reakcije. O mehanizmu kinetike kemijskih reakcija, to jest o putu kojim se odvijaju, ne možemo zaključivati samo na osnovi jednadžbe kemijske reakcije.
Za gore navedenu reakciju red se izračunava zbranjem eksponenata a i b.
Npr. Reakcija 2A + B → C je reakcija 3. reda jer zakon brzine za tu reakciju glasi
v = (A)2 x (B)1 pa je zbroj eksponenata 2 + 1 = 3
Ako koncentraciju reaktanta A povećamo 3 puta brzina kemijske reakcije povećati će se 9 puta prema izrazu v = (3xA)2.
Brzina kemijske reakcije (v) raste s porastom temperature.
Općenito, ako se u nekoj reakcijskoj smjesi povisi temperatura za 10°C, brzina se približno udvostruči (·2)
Značajnu primjenu u određivanju brzine kemijskih reakcija kao i za izračunavanje energije aktivacije ima Arrheniusova jednadžba.
gdje je:
Nakt – broj čestica koje sposobnih za efektini sudar
Ea – energija aktivacije
R – opća plinska konstanta
T – termodinamička temperatura
NA – Avogadrova konstanta
Grafički prikaz ovisnosti broja molekula i kinetičkih energija pri nižoj i višoj temperaturi
Brzina reakcije (v) veća (>) je što je veća (>) ukupna površina reaktanata u čvrstom agregacijskom stanju.
Dodatkom katalizatora moguće je postići da se dovoljan broj uspješnih sudara postigne pri nižoj aktivacijskoj energiji u usporedbi s kemijskom reakcijom bez katalizatora.
Djelovanje katalizatora sastoji se u tome da on kratkotrajno reagira s jednim od reaktanata stvarajući nestabilni kompleks.
Nestabilni kompleks zatim prelazi u produkt AB i katalizator koji izlazi iz reakcije kemijski nepromijenjen.
Tijekom reakcije katalizator može biti izložen promjenama, ali na kraju reakcije katalizator mora biti u jednakom stanju (=) kao na početku reakcije.
Ako je na kraju reakcije dodana tvar promijenjena, onda se takvu tvar ne može nazvati katalizatorom.
Katalizator je tvar koja ubrzava pridobivanje produkata jer pokreće kemijsku reakciju u kojoj je dovoljna manja (<) energija aktivacije
Enzimi su biološki katalizatori.
Katalizatori smanjuju energiju aktivacije (Ea).
Time povećavaju brzinu (v) kemijskih reakcija.
Postoje tvari koje povećavaju energiju aktivacije (Ea). Time smanjuju brzinu (v) kemijske reakcije.
Takve tvari nazivaju se inhibitori.
Isprobaj potpuno besplatno!
Registracijom dobivaš besplatan*
pristup dijelu lekcija za svaki predmet.
27. Koji će od navedenih čimbenika ubrzati kemijsku reakciju prikazanu jednadžbom:
\(\mathrm{A}(\mathrm{s})+2 \mathrm{~B}(\mathrm{aq}) \rightarrow \mathrm{C}(\mathrm{aq})+\mathrm{D}(\ell)+\mathrm{E}(\mathrm{g})\) ?