Prečo sa pri vyšších teplotách čas, za ktorý reakcie prebehne, skracuje?

 

Z bežného života vieme, že napríklad cukor sa skôr rozpustí v teplej vode, ako v studenej.
Zvýšením teploty sa totiž zvyšuje kinetická energia častíc, dôsledkom čoho zrážky molekúl nastávajú s vyššou energiou. Rozbitie väzby „starej“ molekuly, ktoré je potrebné na to, aby mohla vzniknúť nová zlúčenina, je pri zrážke s vyššou energiou pravdepodobnejšie, teda aj šanca na to, aby prebehla reakcia, ale i frekvencia aktívnych zrážok je väčšia.
Experimentálne sa zistilo, že zvýšenie teploty o 10 °C rýchlosť chemických reakcií dvoj- až štvor-násobne zvýši.

Vplyv teploty na rýchlosť chemickej reakcie využívame i proti kazeniu potravín, keď na spomalenie procesu pokazenia dávame potraviny do chladničky. V tomto prípade využívame vplyv zníženia teploty na rýchlosť chemickej reakcie.

 


VPLYV VEĽKOSTI POVRCHU TUHÝCH LÁTOK NA RÝCHLOSŤ CHEMICKEJ REAKCIE

 

Ako ovplyvňuje veľkosť povrchu reaktantov rýchlosť chemickej reakcie? Vezmime si napríklad veci vyrobené z rovnakého množstva hliníka (Al) – hrnček, alobal (= hliníková fólia) a hliník rozdrvený na prášok. Ak by sme ich vložili do plameňa plynového sporáka, čo by sa stalo?

 

  • v hrnčeku by sme mohli variť dlhé hodiny a nezapáli sa, nezmení tvar;

  • fólia by začala meniť tvar a zapálila sa;

  • po vložení prášku do plameňa by nastal silný výbuch (pozn.: v prípade hliníkového prášku môže nastať silný výbuch už pri izbovej teplote; využíva sa aj ako raketové palivo)

 

V ktorom prípade bol k dispozícii k reakcii väčší povrch tuhej látky, hliníka? Na jednoduchšiu predstavu si vezmime kocku vyrobenú z hliníka s hranou 10 cm. Povrch takejto kocky (S1) by bol

 

S1 = 6 * a2 = 6 * 102 = 600 cm2.

 

V prípade kocky s hranou 10 cm je na reakciu k dispozícii 600 cm2.

 

Ak by sme však túto kocku rozrezali na kocky s hranou 1 cm, a povrchy jednotlivých kociek (S2) spočítali, povrch, ktorý bude k dispozícii na reakciu sa podstatne zväčší:

 

S2 = 6 * 12 = 6 cm2

 

Kociek bude spolu 1000, t.j. dostupný povrch k chemickej reakcii by bol 6000 cm2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Obr. 1: Kocka rozdelená na menšie kocky – dostupný povrch sa rozdelním zväčší.

 

Jednoduchý pokus, ako veľkosť dostupného povrchu ovplyvní rýchlosť chemickej reakcie, si môžete urobiť aj sami doma s uhličitanom vápenatým. Uhličitan vápenatý (CaCO3) je zlúčenina, ktorú obsahuje napr. vaječná škrupina. Budete potrebovať dve približne rovnako veľké škrupiny z vajíčka.

 

  • jednu škrupinu dajte v celku do nádoby a pridajte ocot (t.j. 8% roztok kyseliny octovej CH3COOH)

  • druhú rozdrvte na čo najjemnejší prášok, dajte do nádoby a pridajte rovnaké množstvo octu ako v prvom prípade

 

Pozorujte, priebeh reakcie.

 

Reakčná rýchlosť teda závisí aj od veľkosti povrchu tuhých látok. Je to spôsobené tým, že najprv sa chemickej reakcie zúčastňujú častice, ktoré sú na povrchu reaktantu, a keď tieto zreagujú, tak až potom do reakcie vstúpia tie častice, ktoré boli pred tým „skryté“ pod povrchom. Rozdrvením (rozdelením na menšie časti) reaktantu sa zväčší počet účinných zrážok (za jednotku času) a tým dôjde k zväčšeniu rýchlosti chemickej reakcie. Drvenie reaktantov na menšie časti sa často využíva v chemických výrobách.



Zopakujte si:
1. Ako vplýva teplota na rýchlosť chemickej reakcie?
2. Vymenuj aspoň tri príklady z bežného života, kedy využívame vplyv teploty na rýchlosť chemickej reakcie.
3. Čo sa stane ak reaktant rozdelíme na menšie časti?


Použitá literatúra:
1. Silný, P. – Prokša, M.: Základy chemického deja a jeho zákonitosti, SPN, Bratislava, 1992
2. Martinkovičová, M.: Inovácia obsahu vybraných fyzikálnochemických tém v učive prírodovedných predmetov na stredných školách s využitím konštruktivistického prístupu, Dizertačná práca, Trnava, 2008