Reakční rychlost vs konstantní specifická rychlost
Když jedna nebo více reaktantů přechází na produkty, mohou procházet různými modifikacemi a energetickými změnami. Chemické vazby v reaktantech se rozpadají a vytvářejí se nové vazby za vzniku produktů, které jsou zcela odlišné od reaktantů. Tento druh chemické modifikace se označuje jako chemické reakce. Existuje mnoho proměnných řídících reakce. Hlavně studiem termodynamiky a kinetiky můžeme vyvodit mnoho závěrů o reakci a o tom, jak je můžeme ovládat. Termodynamika je studium transformací energie. Jde pouze o energii a polohu rovnováhy v reakci. Nemá co říci o tom, jak rychle je dosaženo rovnováhy. Tato otázka je doménou kinetiky.
Rychlost reakce
Reakční rychlost je jednoduše údaj o rychlosti reakce. Lze jej tedy považovat za parametr, který určuje, jak rychlá nebo jak pomalá je reakce. Přirozeně jsou některé reakce velmi pomalé, takže ani nemůžeme vidět, jak reakce probíhá, pokud ji nebudeme pozorovat velmi dlouho. Například zvětrávání hornin chemickými procesy je opravdu pomalá reakce, která probíhá v průběhu let. Naproti tomu část reakce draslíku s vodou je velmi rychlá, a tudíž produkuje velké množství tepla, a je považována za prudkou reakci.
Zvažte následující reakci, kdy reaktanty A a B směřují k produktům C a D.
a A + b B → c C + d D
Rychlost reakce může být dána buď dvěma reakčními složkami nebo produkty.
Rychlost = - (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 jsou stechiometrické koeficienty reaktantů a produktů. Pro reaktanty je rychlostní rovnice psána se znaménkem mínus, protože produkty se v průběhu reakce vyčerpávají. Jak se však produkty zvyšují, dostávají pozitivní znamení.
Chemická kinetika je studium reakčních rychlostí a na rychlost reakce má vliv mnoho faktorů. Těmito faktory jsou koncentrace reaktantů, katalyzátorů, teplota, účinky rozpouštědla, pH, někdy koncentrace produktu atd. Tyto faktory lze optimalizovat tak, aby měly maximální reakční rychlost, nebo je lze upravit tak, aby manipulovaly s požadovanými reakčními rychlostmi.
Konstantní specifická rychlost
Pokud napíšeme rychlostní rovnici ve vztahu k reaktantu A ve výše uvedené reakci, je to následující.
R = -K [A] a [B] b
V této reakci je k rychlostní konstanta. Toto je známé jako specifická rychlostní konstanta, když je koncentrace každého reaktantu jednotná; tj. jeden mol / dm 3. Jedná se o konstantu proporcionality, která závisí na teplotě. Rychlost a specifickou rychlostní konstantu reakce lze zjistit pomocí experimentů.
Jaký je rozdíl mezi reakční rychlostí a konstantní specifickou rychlostí?
• Reakční rychlost udává rychlost, při které se reakce převádějí na produkty. Specifická konstanta rychlosti je konstanta proporcionality.
• Specifická rychlostní konstanta je součástí reakční rychlosti.
• Specifická rychlostní konstanta nemůže poskytnout platné prohlášení o reakční rychlosti.
