Chemické reakcie
Chemické reakcie sú také deje, v priebehu ktorých sa reakanty menia na produkty. Prebiehajú medzi latkami v dôsledku ich vzájomného pôsobenia alebo účinkom rôznych druhov energii.
V priebehu CHR • zanikajú väzby v reaktantoch a vznikajú väzby v produktoch • nemení sa celkový počet a druh jednotlivých atómov, z kt. sa reagujúce latky skladajú • dochádza k zmenám v rozložení valenčných elektróny reagujúcich častíc, pričom sa celkový počet elektrónov nemení • dochádza k uvoľňovaniu alebo spotrebúvaní tepelnej energie • jadra atómov prvkov sa nemenia
Klasifikácia CHR
V minulosti sa delili CHR na reakcie – zlučovanie (syntéza), rozklad (analýza), nahradzovanie (substitúcia) a podvojná zámena.
Základné typy CHR:
1. Redoxne reakcie – reakcie pri ktorých dochádza k odovzdávaniu a prijímaniu elektrónov medzi redukovadlom a oxidovadlom. Zn0 + Cu2+ ---> Zn2+ + Cu0
2. Protolyticke reakcie - reakcie pri ktorych dochadza k odovzdavaniu a prijimaniu protonov medzi kyselinou a zasadou. H2O+ + OH- ---> 2 H2 O
3. Zrazacie reakcie - reakcie pri ktorych vznikaju produkty malo rozpustne Ag+ + Cl- ---> AgCl (zrazenina)
4.Komplexotvorne reakcie - reakcie pri ktorych v znikaju komlexne (koordinacne) zluceniny Cu2+ + 4 H2O ---> [Cu (H2O)4]2+ (komplexny ion)
Termochémia
- je to odbor chémie ktorý skúma tepelné javy pri CHR
Exotermické reakcie – CHR v priebehu ktorých sa teplo uvoľňuje – energia produktov reakcie je menšia ako energia reaktantov (o hodnotu uvoľnenej E) – produkty majú pevnejšie ch. väzby ako reaktanty, preto sú stabilnejšie latky ako reaktanty
Endotermické reakcie – CHR ktoré prebiehajú len pri neustálom spotrebúvaní tepla – E produktov je väčšia ako E reaktantov (o hodnotu spotrebovanej E) – produkty reakcie majú slabšie ch. väzby ako reaktanty, preto sú menej stabilne latky ako reaktanty
Reakčné teplo – je množstvo tepla, kt. sa uvoľní al. spotrebuje, ak zreaguje také látkové množstvo reaktantv, aké udávajú stechiom. koeficienty v príslušnej ch. rovnici. – vyjadruje sa v kJ/mol – závisí od teploty a tlaku pri kt. sa reakcia uskutočňuje. Štandardné podmienky sú teplota 250C (298,15K) a tlak 101,3 Pa – RT reakcii, ktoré prebiehajú pri konštantnom tlaku, určujeme ako rozdiel entalpie produktov reakcie a entalpie reaktantov = reakčné teplo sa rovná zmene entalpii Q = H - pri exoterm. r. H produktov je menšia ako H reaktantov, 0> H - pri endoterm. r H produktov väčšia ako H reaktantov, H> 0 Termochemické rovnice - v TCHR sa uvádza hodnota reakčného tepla a pri reaktantoch a produktoch vždy aj ich skupenský stav - s –latka v tuhom skupenstve - l – latka v kvapalnom skup. - g – latka v plynnom skup. - aq – latka vo vodnom roztoku
Termochemické zákony - I. TCHZ – Hodnota reakčného tepla priamej a spätnej reakcie je rovnaká a líši sa len znamienkom. - II. TCHZ - Reakčné teplo určitej reakcie sa rovná súčtu reakčných tepiel čiastkových reakcii = Hessov zákon
Entropia (S) – je stavová veličina, ktorá charakterizuje neusporiadanosť systému. Každý systém sa snaží nadobudnúť stav s minimálnou E, a aj stav s maximálnou neusporiadanosťou. Čím je systém neusporiadanejší, tým ma väčšiu entropiu a tým je existencia tohto systému pravdepodobnejšia.
Chemická kinetika
- skúma, akým spôsobom sa reaktanty menia na produkty (reakčný mechanizmus), ako rychlo dochádza k tymto zmenám a akymi faktormi mozno ovplyvnit rychlost ch. reakcii.
Priebeh CHR - aby mohli častice látok spolu reagovať, musia sa zraziť. Zrážka vedie k CHR a je účinná len vtedy ak majú častice dostatočnú kinetickú energiu. - minimálna energia, kt. musia častice mat, aby po ch. zrážke došlo k CHR, na nazýva Aktivačná energia EA - pri zrážke častíc s EA a vhodnou orientáciou vzniká nestály, energeticky bohatý medziprodukt – Aktivovany komlpex. - EA reakcie sa rovná rozdielu E aktivov. komplexu a E reaktantov.
Rýchlosť CHR - možno vypočítať zo zmeny koncentrácie reaktantov alebo produktov za určitý časový interval
V = ---------- /V/ = ------------ al. V = ---------- V = ----------
Faktory ovplyvňujúce rýchlosť chemických reakcii - Vplyv EA CHR – spravidla platí, že čím je hodnota EA reakcie menšia, tým je rýchlosť reakcie väčšia
- Vplyv koncentrácie - čím je väčšia koncentrácia reaktantov, tým je rýchlosť CHR väčšia - Guldbergov-Waageho zákon – rýchlosť CHR pri určitej teplote je úmerná súčinu koncentrácii dosial nezreagovaných reaktantov. - rýchlostná kinetická rovnica – v = k. ca (A). cb (B)
- Reakčný mechanizmus – v reakciách kde reaguje väčší počet častíc prebieha postupne čiastkovými reakciami, kt. predstavujú RM - najpomalšia reakcia v RM určuje rýchlosť reakcie.
- Vplyv teploty – zvýšením teploty sa rýchlosť CHR zväčšuje - zvýšením teploty o 100C sa rýchlosť väčšiny CHR zväčší 2- až 4- násobne
- Vplyv katalyzátorov – katalyzátory zväčšujú rýchlosť CHR, lebo zmenšuje hodnotu jej EA. - reakcie kt. prebiehajú za prítomnosti katalyz. voláme katalyzovane reakcie. - katalýza môže byt homogénna al. heterogénna - inhibítory sú latky, kt. spomaľujú CHR
- Vplyv veľkosti povrchu tuhých látok - čím je povrch reaktantov väčší, tým prebieha reakcia rýchlejšie
|