Szybkość reakcji chemicznej – kiedy chemia staje się turbo!

Czy kiedykolwiek pomyślałeś, że chemia to taki trochę wyścig Formuły 1? Nie? No to już czas! Reakcje chemiczne to jak wyścig, w którym zamiast bolidów mamy atomy, a zamiast kierowców... no, to mamy ciebie, czytelnika! Ale spoko, to nie jest trudniejsze niż zmienianie opon. Zacznijmy więc turbo-przypomnieniem z fizyki. Wszyscy to kochamy, prawda?

Szybkość – nie tylko na drodze, ale i w chemii!

Zanim przejdziemy do prawdziwego wyścigu chemicznego, przypomnijmy sobie trochę z fizyki (wiem, brzmi groźnie, ale damy radę). W fizyce szybkość to nic innego jak zmiana drogi w czasie. Proste, prawda?

Jeśli dany odcinek drogi pokonujemy w coraz krótszym czasie to  znaczy, że poruszamy się z coraz większą szybkością.  W fizyce kluczowa była zmiana drogi. To ona zmieniała się w czasie. Przedstawialiśmy to za pomocą następującego wzoru:

Przedstawialiśmy to za pomocą następującego wzoru:

Jak pokazać szybkość reakcji chemicznej? Turbo-wzory!

No dobra, co to ta szybkość reakcji? 

Tak jak w fizyce najpierw trzeba zauważyć co w reakcji chemicznej zmienia się w czasie. W reakcji chemicznej w czasie na pewno zmienia się stężenie! Więc może warto szybkość reakcji chemicznej przedstawić jako zmiana stężenia substratu albo produktu w czasie? Bingo! Oto najprostsza odpowiedź, jaką kiedykolwiek usłyszysz: to zmiana stężenia w czasie. Proste jak chemiczny drut, prawda?

Od razu omówmy to na przykładzie.

Powiedzmy, że reakcję chemiczną można przedstawić za pomocą następującego wzoru ogólnego:

A+3B=C

Zmiany stężenia możemy przedstawić za pomocą zmiany stężenia substratów albo zmiany stężenia produktów. Koniecznie musisz zapamiętać, że w trakcie trwania reakcji substratów nam ubywa, natomiast produkt przybywa. W chemii stężenie oznacza się literką C, ale również można wprowadzić daną substancję w nawias kwadratowy i to też oznacza stężenie. W takim razie szybkość zmian substratów można przedstawić za pomocą następujących wzorów:

Natomiast szybkość powstawania produktu przedstawimy tak:

Różnią się one tylko znakiem. Substraty są z minusem, natomiast produkty z plusem.

Stechiometria – te dziwne liczby w równaniu

Wzory powyżej pokazują szybkość zużywania substratów i szybkość tworzenia produktów. Dla każdego z nich jest inna szybkość, bo przed nimi stoją współczynniki stechiometryczne, których w ogóle nie uwzględniliśmy w tych wzorach. Gdyby uwzględnić współczynniki stechiometryczne to otrzymalibyśmy tym samym szybkość całej reakcji (a nie tylko szybkość konkretnego substratu albo produktu) i niezależnie, który substrat albo produkt byśmy wzięli to wartość szybkości całej reakcji będzie dokładnie taka sama. Tak więc jak stężenie dodatkowo podzielić przez współczynnik stechiometryczny stojący przy danym składniku to otrzymasz szybkość całej reakcji.

Czy to koniec turbo-przygody? Nie, mamy jeszcze kinetykę!

Szybkość reakcji można policzyć nie tylko za pomocą zmiany stężenia. Istnieje jeszcze coś takiego jak równanie kinetyczne, które jest jak GPS dla reakcji chemicznych – mówi nam, jak szybko gdzieś dotrzemy! Ale to już temat na inny artykuł. Jeśli jesteś gotów na więcej, sprawdź tekst o równaniu kinetycznym i rzędach reakcji. Kliknij tutaj -> Równanie kinetyczne, rząd reakcji.

Podsumowanie: Chemia w wersji turbo!

Szybkość reakcji chemicznej to jak wyścig, w którym liczą się zmiany stężenia w czasie. Im szybciej zmienia się stężenie substratów i produktów, tym szybciej to wszystko się dzieje. Dodaj do tego współczynniki stechiometryczne i masz kompletne równanie na turbo-szybkość!

Oczywiście! Oto propozycja zaproszenia do odwiedzenia Twojego kursu online:

Chcesz dowiedzieć się więcej? Zapraszam na mój kurs online!

Jeśli ten artykuł sprawił, że chemia stała się dla Ciebie trochę bardziej zrozumiała (a może nawet zabawna!), to mam dla Ciebie świetną wiadomość. Stworzyłem kurs online poświęcony kinetyce chemicznej, gdzie w jeszcze prostszy sposób wyjaśniam takie zagadnienia jak szybkość reakcji, równania kinetyczne, a także wiele innych tematów!

Kliknij tutaj, aby dołączyć: Kinetyka chemiczna – część 1

W kursie znajdziesz mnóstwo przykładów, wesołych porównań i zadań, które pomogą Ci zrozumieć chemię na poziomie turbo! Do zobaczenia na kursie!