Скорост на химичната реакция

Какво е скорост на реакцията

При реакцията A + B → C веществата A и B се изразходват, а продуктът C се натрупва. Скоростта на химичната реакция показва колко бързо се променя концентрацията на веществата във времето. Концентрацията се измерва в mol/L, затова скоростта е в mol/(L·s).

На графиката c(C) спрямо времето скоростта е наклонът на кривата. Той е най-голям в началото: тогава частиците A и B са най-много. После веществата се изразходват, ударите стават по-редки и кривата се изравнява.

Удари между частиците

За да реагират, частиците A и B трябва да се ударят. Но повечето удари не водят до реакция – частиците просто отскачат. Реакция става само при удари с достатъчно енергия. В симулацията броячите показват колко удари има за секунда и колко от тях водят до реакция.

От какво зависи скоростта

• Концентрация. Повече частици в същия обем – повече удари. Ако удвоиш c(A), а c(B) оставиш същата, началната скорост се удвоява. Ако удвоиш и двете – става 4 пъти по-голяма.
• Температура. При нагряване частиците се движат по-бързо, но най-важното е, че много повече удари имат достатъчно енергия. Правило на палеца: при +10 °C много реакции стават 2–4 пъти по-бързи. От 20 °C до 40 °C това е 4–16 пъти, а не „два пъти, защото температурата е двойна“.
• Природа на веществата. Различните вещества реагират с различна скорост при едни и същи условия.
• Катализатор. Вещество, което ускорява реакцията, без да се изразходва: участва в нея и после се освобождава.

Важно: нагряването и катализаторът дават продукта по-бързо, но не повече. Колко продукт ще има накрая, зависи от това кое вещество свършва първо.

Хомогенен и хетерогенен катализ

• Хомогенен катализ: катализаторът е в същата фаза като веществата – например разтворен заедно с тях. Пример: хлорните атоми, които разрушават озона във въздуха.
• Хетерогенен катализ: катализаторът е в друга фаза – обикновено твърдо вещество, а реакцията става по повърхността му. Пример: автомобилният катализатор с платина и родий, желязото при синтеза на амоняк.
• Биокатализатори (ензими) ускоряват реакциите в живите организми. Ензимът каталаза разгражда водородния пероксид в клетките за миг.

Знаеш ли, че… развалянето на храната е дело на ензими и микроорганизми. На студено реакциите вървят по-бавно – затова хладилникът забавя развалянето.

Какво е опростено в симулацията

Веществата A и B са измислени, частиците са плоски, огромни и бавни, а температурата не се мени по време на опита. Числата на графиката идват от модел, който е сверен с контролни стойности; частиците показват защо реакцията върви така.

Безопасност

• Симулацията допълва лабораторното упражнение, но не го замества.
• Истинските опити се правят само по указание и под надзора на учителя, с предпазни очила.
• Не прави опити с водороден пероксид у дома – концентрираният пероксид е разяждащ.