• reakční kinetika studuje rychlost a faktory ji ovlivňující reakce a reakční mechanismy
  • podmínkám, za kterých reakce probíhá, se říká reakční
  • reakční mechanismy jsou pořadí dílčích reakcí
  • Izolované reakce
    • v soustavě probíhá jedna samostatná reakce
  • Simultální reakce
    • v soustavě probíhá několik reakcí
    • reverzibilní reakce
      • z reaktantů vznikají produkty a z produktů zase reaktanty
      • obecně: $A+B\rightleftharpoons{C+D}$
      • např.: $H_{2}+I_{2}\leftrightharpoons{2\ HI}$
    • paralelní reakce
      • reaktanty reagují různým způsobem a vznikají různé produkty
      • typické pro organické reakce
      • obecně: $A+B\longrightarrow{C}\ \lor\ A+B\longrightarrow{C}$
      • např.: $CH_{3}CH_{2}OH\longrightarrow{CH_{2}=CH_{2}+H_{2}O}\ \lor\ CH_{3}CH_{2}OH\longrightarrow{CH_{3}CHO+H_{2}}$
    • konsekutivní reakce
      • produkty jedné reakce jsou výchozí látkou další reakce
      • obecně: $A+B\rightarrow{C+D}\rightarrow{E+F}$

Reakční rychlost

  • rychlost, kterou se spotřebovávají výchozí látky a tvoří se produkty
  • je to změna koncentrace reagujících látek za jednotku času
    • $v=\frac{|\Delta{c}|}{\Delta{t}}$
  • pro rychlost reakce $xA+yB\rightarrow{C}$ platí kinetická rovnice
    • $v=k[A]^{x}[B]^{y}$
      • $v$ - reakční rychlost
      • $k$ - rychlostní konstanta
      • $c(A),c_{A},[A]$ - koncentrace výchozí látky
      • $x,y$ - stechimetrické koeficienty reakce

Aktivační energie

  • reakce probíhá srážením částic v prostoru
    • aby byli srážky efektivní, musí mít částice správnou orientaci v prostoru a dostatečnou kinetickou energii
  • minimální energie nutná k průběhu reakce se bazývá aktivační energie ($E_{A}$)
  • umožňuje vznik aktivovaného komplexu
    • aktivovaný komplex je nestabilní celek jehož rozpadem vznikají prodkty
    • zanikají v něm staré vazby a tvoří se vazby nové
    • obecně: $A_{2}+B_{2}\leftrightharpoons{[A_{2}B_{2}]}\rightarrow{2\ AB}$
  • Graf změn energie částic v průběhu reakce
    • $E_{v}$ - potenciální energie reaktantů
    • $E_{p}$ - potenciální energie produktů
    • $E_{A}$ - aktivační energie
    • $E_{AK}$ - potenciální energie aktivovaného komplexu
    • $\Delta{Q}$ - reakční teplo
  • aktivační energie je rovna rozdílu potenciálních energií aktivovaného komplexu a reaktantů: $E_{A}=E_{AK}-E_{v}$

Katalýza

  • ovlivňování rychlosti chemické reakce přidáním katalyzátoru
  • reakce, které při katalýze probíhají označujeme jako katalytický cyklus
  • Homogenní katalýza
    • katalyzátor je ve stejné fázi jako ostatný složky
    • katalýza probíhá většinou v kapalné fázi
      • reakční složky a katalyzátor jsou rozpuštěny v inertním rozpouštědle
    • nevýhodou jsou komplikace při oddělování produktů a kytalyzátoru
    • výhodou je účinnost a selektivita
  • Heterogenní katalýza
    • katalyzátor je v jiné fázi než ostatní složky
    • katalyzátorem je obvykle pevná látka, na kterou se složky v plynném nebo kapalném skupenství adsorbují a po vzniku produktů se desorbují
    • katalyzátor je obvykle navíc rozptýlen na nějakém nosiči pro co největší povrch
  • Katalyzátor
    • látka, která zvyšuje rychlost chemicé reakce
    • enzymy jsou biokatalyzátory s vysokou specificitou
      • reagují obvykle jen s jednou látkou
  • na konci reakce se katalyzátor regeneruje
    • proto se ho přidává jen málo na velké množství reaktantů
  • katalyzovaná reakce probíhá ve dvou stupních:
    1. vzniká nestabilní meziprodukt jedné z výchozích látek a katalyzátoru
    2. meziprodukt se při reakci s druhou reagující látkou rozkládá na produkt a regenerovaný katalyzátor
  • katalyzátor snižuje aktivační energii změnou reakčního mechanismu
    • proto reakce probíhá rychleji
  • přítomnost katalyzátoru označujeme jeho vzorcem nad nebo pod šipkou
    • např.: $N_{2}(g)+3\ H_{2}(g)\stackrel{Fe(s)}{\longrightarrow}2\ NH_{3}(g)$
  • Inhibitor
    • zpomalují reakce
    • stabilizátory
      • reagují s meziprodukty řetězových reakcí
    • katalytické jedy
      • deaktivují katalyzátory