Rýchlosť reakcie vs konštanta špecifickej rýchlosti
Keď jedna alebo viac reaktantov prechádza na produkty, môžu prechádzať rôznymi modifikáciami a energetickými zmenami. Chemické väzby v reaktantoch sa lámu a vytvárajú sa nové väzby za vzniku produktov, ktoré sú úplne odlišné od reaktantov. Tento druh chemickej modifikácie je známy ako chemické reakcie. Existuje mnoho premenných riadiacich reakcie. Hlavne štúdiom termodynamiky a kinetiky môžeme urobiť veľa záverov o reakcii a o tom, ako ich môžeme riadiť. Termodynamika je štúdium premien energie. Zaoberá sa iba energiou a polohou rovnováhy v reakcii. Nemá čo povedať o tom, ako rýchlo sa dosiahne rovnováha. Táto otázka je doménou kinetiky.
Rýchlosť reakcie
Reakčná rýchlosť je jednoducho údaj o rýchlosti reakcie. Dá sa teda považovať za parameter, ktorý určuje, aká rýchla alebo pomalá je reakcia. Prirodzene, niektoré reakcie sú veľmi pomalé, takže ani nemôžeme vidieť, ako reakcia prebieha, pokiaľ ju nebudeme pozorovať veľmi dlho. Napríklad zvetrávanie hornín chemickými procesmi je skutočne pomalá reakcia, ktorá prebieha v priebehu rokov. Naopak, reakcia draslíka s vodou je veľmi rýchla a vytvára tak veľké množstvo tepla, čo sa považuje za prudkú reakciu.
Zvážte nasledujúcu reakciu, pri ktorej reaktanty A a B smerujú k produktom C a D.
a A + b B → c C + d D
Rýchlosť reakcie je možné uviesť v zmysle dvoch reakčných zložiek alebo produktov.
Sadzba = - (1 / a) d [A] / dt = - (1 / b) d [B] / dt = - (1 / c) d [C] / dt = - (1 / d) d [D] / dt
a, b, c a d sú stechiometrické koeficienty reaktantov a produktov. Pre reaktanty je rýchlostná rovnica napísaná so znamienkom mínus, pretože produkty sa v priebehu reakcie vyčerpávajú. S pribúdajúcimi výrobkami sa však dostávajú pozitívne znamenia.
Chemická kinetika je štúdium reakčných rýchlostí a na rýchlosť reakcie vplýva veľa faktorov. Týmito faktormi sú koncentrácie reaktantov, katalyzátorov, teplota, účinky rozpúšťadla, pH, niekedy koncentrácie produktu, atď. Tieto faktory je možné optimalizovať tak, aby mali maximálnu reakčnú rýchlosť, alebo je možné ich upraviť tak, aby manipulovali s požadovanými reakčnými rýchlosťami.
Konštanta špecifickej rýchlosti
Ak napíšeme rýchlostnú rovnicu vo vzťahu k reaktantu A vo vyššie uvedenej reakcii, je to nasledovné.
R = -K [A] a [B] b
V tejto reakcii je k rýchlostná konštanta. Toto je známe ako špecifická rýchlostná konštanta, keď je koncentrácia každého reaktantu jednotná; tj jeden mól / dm 3. Je to konštanta proporcionality, ktorá závisí od teploty. Rýchlosť a špecifickú rýchlostnú konštantu reakcie možno zistiť pomocou experimentov.
Aký je rozdiel medzi reakčnou rýchlosťou a špecifickou konštantnou rýchlosťou?
• Reakčná rýchlosť udáva rýchlosť, pri ktorej sa reakcie konvertujú na produkty. Konkrétna konštanta rýchlosti je konštanta proporcionality.
• Špecifická rýchlostná konštanta je súčasťou reakčnej rýchlosti.
• Iba špecifická rýchlostná konštanta nemôže poskytnúť platný údaj o reakčnej rýchlosti.
