A tartalom eléréséhez kérjük, lépj be!
Kezdd itt
Szavas kereso
Szint kereso
Top 10 feltöltő

Top 10 feltöltő


Reakciósebesség (Reaction)

VN:F [1.9.22_1171]
Értékeld
Beküldő: - Szólj hozzá
Szint: - Kedvencekhez
Megnézték:
2942
Nyomtasd
Dátum: 2012-10-06 Küldd tovább
  Letöltés

  Reakciósebesség (Reaction)3

reakciósebesség azt fejezi ki, hogy időegység alatt és egységnyi térfogatban mekkora anyagmennyiség alakul át. Jelölése: v. A reakciósebesség annál nagyobb, minél gyakoribb valamely reakcióban a molekulák vagy más részecskék kémiai átalakulása. A reakciók sebessége arányos a kiindulási anyagok koncentrációival.
 
A kémiai reakció során vannak kötések, amelyek megszűnnek, más kötések pedig kialakulnak. Egy kötés felbontásához – vagy fellazításához energia szükséges. Az atomoknak azt a csoportját, amelyben a képződő és a megszűnő kötések együtt vannak, aktivált komplexumnak nevezzük.
 
Az aktiválási energia azt fejezi ki, hogy mekkora energia szükséges 1 mol aktivált komplexum keletkezéséhez.
 
hőmérséklet emelésével megnő a reakciósebesség. A hőmérséklet emelésének hatása nem magyarázható csupán az ütközések számának növekedésével. Sokkal jelentősebb ennél, hogy a hőmérséklet emelésével megnő a nagyobb energiájú molekulák száma is.
 
A megfelelő katalizátor meggyorsítja a kémiai átalakulást anélkül, hogy a folyamat következtében maradandóan megváltozna. A katalizátor gyorsító hatása azzal magyarázható, hogy az átalakulás számára új, kisebb aktiválási energiájú reakcióutat nyit meg. Ugyanakkor a reakcióhőt nem befolyásolja.
 

Reakciósebesség (Reaction)4

A kémiai reakciókban valamilyen kiinduló anyagok reagálnak egymással, miközben termékek képződnek. Ez a folyamat lehet gyors, viszonylag rövid idő alatt végbemenő – úhynevezett pillanatreakció – és nagyon lassan lejátszódó is. Ennek a számszerű jellemzésére használjuk a reakciósebesség fogalmát. A reakciók során általában több kiindulási anyag lép reakcióba és többféle termék képződik a sztöchiometriailag helyes reakcióegyenlet szigorú mennyiségi viszonyai szerint. A kiindulási anyagok anyagmennyisége fokozatosan csökken, a termékek anyagmennyisége pedig növekszik az idő előrehaladtával.

A reakciósebesség jellemzésére az anyagmennyiség időegységre eső megváltozását lenne célszerű használni, azonban ez az adat egy adott reakció esetén – az eltérő sztöchiometriai számok miatt – nem egy, hanem több – bár egymástól nem független – különböző számérték lenne. Ezért vezették be a reakciókoordináta fogalmát, amely a reakcióban szereplő bármelyik komponens anyagmennyiség-változásának és a komponens sztöchiometriai számának a hányadosa, és egy adattal jellemzi a konkrét reakció sebességét.

 

REAKCIÓSEBESSÉG

A reakciók feltételei:

  • A reagáló részecskék ütközése. Egy gázelegyben a molekulák bárhol ütközhetnek egymással. Oldatban is szabadon mozoghatnak az oldott anyag részecskéi. Ha azonban az egyik reagáló anyag szilárd, azaz részecskéi helyhez vannak kötve, reakció csak a felületen lehetséges. A gáz vagy folyadék belsejében végbemenő reakciót homogénnek, a felületen lejátszódó reakciót pedig heterogénnek nevezzük.

 

Az ütközések közül csak azok hasznosak, amelyek megfelelő irányból, és elég nagy energiával (aktiválási energia) történnek. A reakciók során a kiindulási anyagoknak nem az összes kötése szakad fel – ez igen nagy energiaszükségletet jelentene, amelyet sem a hőmozgás standardállapotra vonatkozó energiája, sem egyszerű melegítés nem biztosíthatna -, hanem a folyamatok olyan aktivált komplexumon keresztül zajlanak le, amelyben a kötések átrendeződése bekövetkezhet.

Aktiválási energia

1 mol aktivált komplexum létrejöttéhez szükséges energia. 

Jele: Ea
mértékegysége: kJ/mol.

Ha egy kémiai folyamat aktiválási energiája túlságosan nagy, akkor előfordulhat, hogy annak ellenére nem megy végbe – mérhető és megvárható sebességgel – hogy exoterm.

 

REAKCIÓKINETIKA

A reakciókinetika a reakciók sebességével foglalkozik. A reakciósebesség arányos a különböző anyagok időegység alatt bekövetkező koncentrációváltozásával. Az adott reakció sebességét az anyagi minőségen kívül a következő tényezők befolyásolják:

  1. KoncentrációA reagáló anyagok koncentrációjának növekedésével nő az összes ütközésszám, így a hasznos ütközések száma általában ugyanilyen mértékben megnövekedik. Egy reakció sokszor több elemi lépésből tevődik össze. Minden egyes elemi reakciólépés sebessége függ az aktivált komplexum létrejöttéhez szükséges anyagok koncentrációjának a sztöchiometriai szám abszolút értékének megfelelő hatványon vett szorzatával.

     

     

     

    Példa:

    CO + NO2 –> CO2 + NO

    v = k[CO][NO2]

    v –> reakciósebesség

    k –> arányossági tényező: reakciósebességi együttható

    […] –> az adott anyag mol/dm3-ben kifejezett pillanatnyi koncentrációja

    (A reakciósebesség és a reakcióegyenletben szereplő sztöchiometriai számok között nincs mindig ilyen szoros összefüggés).

  2. Hőmérséklet: A reakciósebesség mindig nő a hőmérséklet emelésével. Magasabb hőmérsékleten ugyanis nagyobb a reagáló anyagok energiája, nagyobb hőmozgásuk sebessége, így többször ütköznek (több az összes ütközés) és a nagyobb átlagos energia miatt arányában is több az aktiválási energia értékét meghaladó energiájú ütközés.
  3. Katalizátorok: Olyan anyagok, amelyek a kémiai reakciók sebességét úgy növelik, hogy – bár a reakcióban természetesen részt vesznek – végül változatlan állapotban maradnak vissza. A katalizátorok olyan reakcióutat nyitnak meg, amelynek az aktiválási energiája kisebb, és így nőhet a hasznos ütközések aránya az összes ütközéshez képest. Az aktiválási energia csökkentésének mechanizmusa reakciótípusonként és katalizátoronként más és más.

 

MEGFORDÍTHATÓ KÉMIAI REAKCIÓK

A megfordítható kémiai reakciók esetén a kiindulási anyagokból képződő termékek visszaalakulnak a kiindulási anyagokká. Elvileg minden kémiai reakció megfordítható. A kiindulási anyagok összekeverésének pillanatában az átalakulás (odaalakulás, v1) sebessége maximális, a visszaalakulásé (v2) nulla, mivel még nulla a termékek koncentrációja. A folyamat során az átalakulás sebessége csökken (mivel csökken a kiindulási anyagok koncentrációja!), a visszaalakulásé pedig nő (mivel a termékek koncentrációja nő!) mindaddig, amíg a két sebesség egyenlővé nem válik! (lásd. ábra)

Reakciósebesség (Reaction)

Ekkor ún. dinamikus egyensúly alakul ki, melyben a két ellentétes, egyenlő sebességű folyamat tartja fenn a látszólagos változatlanságot! Az egyensúlyi állapotot jellemzi az EGYENSÚLYI ÁLLANDÓ, mely adott hőmérsékleten jellemző egy reakcióra. Az EGYENSÚLY TÖRVÉNYE (tömeghatás törvénye) szerint a termékek egyensúlyi koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzatából és a kiindulási anyagok egyensúlyi koncentrációjának megfelelő hatványon vett szorzatából képzett tört értéke adott hőmérsékleten állandó. K –> egyensúlyi állandó; [mol/dm3]e  –> egyensúlyi koncentrációk

egyall

Le Chatelier-elv (“a legkisebb kényszer elve”):Az egyensúlyban lévő rendszer a külső megzavarásra úgy válaszol, hogy a zavarás hatásait minimálisra csökkentse, illetve kompenzálja.

Reakciósebesség (Reaction)2

  • A KONCENTRÁCIÓ VÁLTOZÁSÁNAK HATÁSA: A kiindulási anyagok koncentrációjának növelése vagy a termékek elvezetése az átalakulás irányába való eltolódást hozza létre. A kiindulási anyagok koncentrációjának csökkentése és/vagy a termékek koncentrációjának növelése a visszaalakulás felé tolja el az egyensúlyt.
  • A HŐMÉRSÉKLETVÁLTOZÁS HATÁSA: A Le Chatelier-elv alapján a hőmérséklet emelése az endoterm, a hőmérséklet csökkentése az exoterm irányba tolja el az egyensúlyt! A hőmérséklet változtatásakor megváltozik az egyensúlyi állandó, mivel a hőmérséklet nem egyforma mértékben változtatja meg az oda- és visszaalakulás reakciósebességét (azaz a reakciósebességi együtthatókat).

    Fontos megjegyezni, hogy a reakciókinetikánál leírt összefüggések itt is érvényesek, vagyis a hőmérséklet emelése minden reakciót gyorsít, csak az endoterm reakciók sebességét nagyobb mértékben! A hűtés ugyanígy minden reakciót lassít, csak az exoterm reakciókat kisebb mértékben!

  • A NYOMÁSVÁLTOZÁS HATÁSA: A nyomás csak akkor befolyásolja az egyensúlyi állapotot, ha a folyamat – állandó nyomáson – térfogatváltozással jár. Ez gázok esetén az egyenletben szereplő sztöchiometriaiszám-változással (a molekulák számának változásával) arányos. A nyomás növelése a Le Chatelier-elv értelmében (az “összehúzódás”) a sztöchiometriaiszám-csökkenés irányába tolja el az egyensúlyt. (A nyomás növelésével a jeget megolvaszthatjuk, mivel a jég olvadása térfogatcsökkenéssel jár.)
  • KATALIZÁTOROK HATÁSA AZ EGYENSÚLYRA: A katalizátor mindkét irányban csökkenti az aktiválási energiát, ezért az egyensúly gyorsabban alakul ki, de az egyensúlyi koncentrációviszonyokat a katalizátorok nem befolyásolják.

Az egyensúlyi állapot megzavarható. Ezt a Le Chatelier-elv alapján jellemezhetjük.

 


 

Facebook hozzászólok

Facebook hozzászólók

Hozzászólok

Ha szeretnél hozzászólni, lépj be!

Ezt olvastad már?
Sav-bázis reakciók és redoxireakciók – bővebben

KÉMIAI FOLYAMATOK OSZTÁLYOZÁSA 1.) A résztvevő anyagok érintkezési helye szerint...

Close