Szybkość reakcji chemicznych.

Sposób przebiegu reakcji interesuje chemików z dwóch względów. Pierwszy związany jest ze sposobem przekształcania się substancji wyjściowych w nowe substancje, drugi dotyczy szybkości przetwarzania się jednych substancji w inne.

Porównanie przebiegu różnych reakcji chemicznych prowadzi do wniosku, że niektóre z nich , jak np. wybuch mieszaniny wodoru i tlenu , reakcje zobojętniania kwasu zasadą, przebiegają bardzo szybko , momentalnie , inne natomiast , jak np. mieszanina gazowego wodoru i tlenu ( w temperaturze pokojowej) , z której powinna tworzyć się woda, reaguje tak wolno iż nie można uchwycić jakiejkolwiek zmiany w układzie nawet po wielu latach.

Między reakcjami bardzo szybkimi i bardzo wolnymi istnieje wiele reakcji o szybkościach pośrednich , które w zwykłych temperaturach i warunkach dostępnych w laboratoriach oraz w technice przebiegają z szybkościami dającymi się mierzyć.

Do najważniejszych czynników decydujących o szybkości reakcji należą następujące:

1. rodzaj reagujących substancji

2. ciśnienie reagujących substancji (jeżeli reakcja przebiega w fazie gazowej ) lub stężenie ( jeżeli reakcja przebiega w roztworze ciekłym)

3. temperatura reagujących substancji

Szybkość reakcji zależy ponadto od tego czy substancje reagują między sobą w postaci atomów , cząsteczek czy też jonów naładowanych różnoimiennie czy jednoimiennie. W tym ostatnim przypadku szybkość reakcji powinna być mniejsza ( jony jednoimienne odpychają się) niż przy przyciągających się elektrostatycznie jonach różnoimiennych.

Szybkość reakcji chemicznych zależy także od obecności katalizatorów. Katalizatory są to substancje lub zespoły substancji , których obecność przyspiesza szybkość reakcji i które po jej zakończeniu same zostają nie zmienione. Katalizator nie wyzwala żadnych nowych reakcji , lecz przyspiesza jedynie jedną z istniejących.

Ćwiczenie nr.1

Aby wykazać , że szybkość reakcji chemicznych zależy od stężenia substratów, można wykazać na przykładzie reakcji między tiosiarczanem sodowym a kwasem siarkowym, zachodzącej według równania

Na₂SO₃ + H₂SO₄ = Na ₂SO₄ + SO₂ +S + H₂O

W wyniku tej reakcji , podczas wydzielania siarki powstaje zmętnienie.

Lp.	Liczba cm^3 1n Na2S2O3	Liczba cm^3 Wody destylowanej	Stężenie otrzymanego roztworu Na2S2O3	Liczba cm^3 2n H2SO4	Czas trwania reakcji [s]	Szybkość reakcji w jednostkach umownych [1/s]
1.	1	2	1/3n	0,3	26	1/26
2.	2	1	2/3n	0,3	19	1/19
3.	3	-	1n	0,3	15	1/15

Czwiczenie nr.2

Szybkość reakcji chemicznych zależy od temperatury . W celu ustalenia zależności szybkości reakcji kwasu siarkowego z tiosiarczanem sodowym według podanego w ćwiczeniu nr. 1 równania. Do ćwiczenia trzeba przygotować 3 zlewki, następnie nalewamy do nich wodę i wkładamy do każdej termometr, następnie ogrzewamy nad palnikiem.

Lp.	Temperatura łaźni [^oC]	Czas przebiegu reakcji [s]	Szybkość reakcji w jednostkach umownych [1/s]
1	17	14,5	1/14,5
2	27	11,5	1/11,5
3	37	5,5	1/5,5

Ćwiczenie nr.5

W probówce umieścić 1 cm³ 30% roztworu nadtlenku wodoru i zwrócić uwagę na jego zachowanie. Do roztworu dodać szczyptę dwutlenku manganu. Do probówki włożyć żarzące się łuczywo. Po dodaniu szczypty dwutlenku manganu do H₂O₂ wydzielił się dym , a następnie po wsadzeniu łuczywa nastąpiła eksplozja.

Ćwiczenie nr.8

Do 4 probówek wlewamy po 10 cm³ 0,002m /molowy/ siarczanu żelazowego i 10 cm³ 0,006 m NH₄ SCN. Do tych samych probówek dodajemy odpowiednio następujące ilości roztworów:

1) 10 cm³ 0,1 m roztworu siarczanu żelazowego

2) 10 cm³ 0,3m roztworu rodanku amonowego

3)4-5 g stałego siarczanu amonowego i dopełnić wodą destylowaną do tej samej objętości , jak roztwory w probówce 1 ,2

4. 20 cm³ wody destylowanej , jest to probówka porównawcza do wykazania , że zmiany barw nie są wywołane rozcieńczaniem roztworu.

Po zakończeniu doświadczenia obserwujemy że barwy cieczy w probówkach obojętnieją.