Szybkość reakcji chemicznejszybkość reakcji chemicznejSzybkość reakcji chemicznej definiowana jest przez zmianę stężeniastężeniestężenia substratów lub zmianę stężenia produktów w jednostce czasu.
Ilość substratu podczas reakcji maleje w jednostce czasu, dlatego przed zmianą stężenia substratu jest znak minus.
Szybkość reakcji chemicznych zależy od:
R1GqqlhmEtEYK1
Mapa myśli. Lista elementów:
Nazwa kategorii: Szybkość reakcji chemicznych zależy od:
Elementy należące do kategorii Szybkość reakcji chemicznych zależy od:
Nazwa kategorii: Rodzaju oraz chemicznego charakteru reagujących substancji
Nazwa kategorii: Stężenia substratów
Nazwa kategorii: Ciśnienia (w przypadku substancji gazowych)
Nazwa kategorii: Temperatury
Nazwa kategorii: Obecności katalizatora
Koniec elementów należących do kategorii Szybkość reakcji chemicznych zależy od:
Mapa myśli. Lista elementów:
Nazwa kategorii: Szybkość reakcji chemicznych zależy od:
Elementy należące do kategorii Szybkość reakcji chemicznych zależy od:
Nazwa kategorii: Rodzaju oraz chemicznego charakteru reagujących substancji
Nazwa kategorii: Stężenia substratów
Nazwa kategorii: Ciśnienia (w przypadku substancji gazowych)
Nazwa kategorii: Temperatury
Nazwa kategorii: Obecności katalizatora
Koniec elementów należących do kategorii Szybkość reakcji chemicznych zależy od:
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Doświadczenie 1
Badanie zależności szybkości reakcji metalu z kwasem siarkowym() od stężenia użytego kwasu.
R1MfTduvAKkkT
Problem badawczy: Czy stężenie reagentów wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej?. Hipoteza: Stężenie reagentów wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej. Sprzęt i odczynniki laboratoryjne: - dwie szklane probówki, - 0,5M roztwór kwasu solnego, - 1M roztwór kwasu solnego, - wiórki magnezu. Instrukcja wykonania doświadczenia: - Do dwóch probówek dodaj po kilka centymetrów sześciennych kwasu siarkowego (VI) - do pierwszej 0,5 molowego, do drugiej 1 molowego. - Do każdej z probówek dodaj wiórki magnezu. - Porównaj procesy zachodzące w probówkach, policz ilość wydzielanych pęcherzyków gazu oraz zanotuj obserwacje i wnioski.
Schemat doświadczenia:
R1Is3v3edqhMj
Schemat doświadczenia. Dwie probówki wypełnione w dwóch trzecich objętości wodnym roztworem kwasu siarkowego (VI). Pierwsza z nich zawiera roztwór o stężeniu 1 mol na decymetr sześcienny, zaś druga pół mol na decymetr sześcienny. Nad probówkami umieszczone są wiórki magnezu, które zostaną dodane do probówek w trakcie doświadczenia.
Schemat doświadczenia nr 1
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
R1O0DXZKwnGVz
Problem badawczy: Czy stężenie reagentów wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej?. Hipoteza: Stężenie reagentów wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej. Sprzęt i odczynniki laboratoryjne: - dwie szklane probówki, - 0,5M roztwór kwasu solnego, - 1M roztwór kwasu solnego, - wiórki magnezu. Instrukcja wykonania doświadczenia: - Do dwóch probówek dodaj po kilka centymetrów sześciennych kwasu siarkowego (VI) - do pierwszej 0,5 molowego, do drugiej 1 molowego. - Do każdej z probówek dodaj wiórki magnezu. - Porównaj procesy zachodzące w probówkach, policz ilość wydzielanych pęcherzyków gazu oraz zanotuj obserwacje i wnioski. Obserwacje: W probówce, w której znajduje się 1 molowy kwas siarkowy(VI), reakcja przebiega szybciej. Wnioski: Stężenie reagentów wpływa na szybkość reakcji chemicznych. Wzrost stężenia kwasu powoduje wzrost szybkości reakcji. Wyjaśnienie: Zwiększenie stężenia substratów na ogół zwiększa szybkość reakcji, ponieważ więcej reagujących cząsteczek lub jonów jest obecnych w celu wytworzenia produktów reakcji. Ze wzrostem stężenia rośnie liczba zderzeń, w tym również zderzeń efektywnych. Im większe stężenie substratu, tym większe prawdopodobieństwo zderzenia. Podobnie jest w przypadku gazów. Jeśli zwiększa się ciśnienie, to cząsteczki gazu są bardziej „ściśnięte” w jednostce objętości, więc są bardziej stężone. Jeśli zwiększymy ciśnienie szybkość reakcji wzrośnie, ponieważ wzrośnie liczba zderzeń efektywnych.
Doświadczenie 2
Badanie wpływu temperatury na szybkość reakcji.
RYxCKM0nIrQ9d
Problem badawczy: Czy wysokość temperatury wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej?. Hipoteza: Wysokość temperatury wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej. Sprzęt i odczynniki laboratoryjne: - 3 kolby stożkowe 150 cm3, - zlewka 150 ml, - termometr, - palnik gazowy. Instrukcja wykonania doświadczenia: - Do trzech kolb stożkowych wlej 30 ml kwasu azotowego(V). - Zawartość pierwszej kolby podgrzej do 40 °C, drugiej do 75 °C, a trzecią kolbę pozostaw w temperaturze pokojowej. - Po ogrzaniu dodaj po 15 ml roztworu jodku potasu i obserwuj zachodzące zmiany. Obserwacje: Następuje wydzielanie substancji o brunatno fioletowej barwie. Im wyższa temperatura roztworu w kolbie, tym reakcja zachodzi szybciej. Najwolniej w kolbie o temperaturze pokojowej, najszybciej w kolbie o temperaturze 75 °C. Wnioski: Podczas reakcji kwasu azotowego(V) z roztworem jodku potasu powstaje jod o brunatno‑fioletowym zabarwieniu. Szybkość reakcji chemicznej zależy od temperatury. Im wyższa temperatura, tym reakcja zachodzi szybciej. Wyjaśnienie: Podczas wzrostu temperatury układu, wzrasta również średnia energia kinetyczna każdego ze składników. Wzrost energii kinetycznej powoduje, że indywidua poruszają się szybciej i zderzają się ze sobą częściej w określonym czasie. Sprawia to, że cząsteczki posiadają więcej energii przy każdym zderzeniu. Wzrost aktywności oraz energii powoduje zwiększenie szybkości reakcji oraz szybsze powstanie produktu końcowego. Szybkość praktycznie wszystkich reakcji rośnie wraz ze wzrostem temperatury. I odwrotnie, szybkość prawie wszystkich reakcji zmniejsza się wraz ze spadkiem temperatury.
Schemat doświadczenia:
R6v7OGH9dsZZC
Schemat doświadczenia. Trzy rzędy (od 1 do 3) kolb stożkowych po cztery w każdym. 1. A. Pusta kolba stożkowa, za nią strzałka, nad którą znajduje się napis 30 centymetrów kwasu azotowego (V). B. Kolba zawierająca przeźroczystą ciecz, to jest dodany kwas, za nią strzałka z symbolem temperatury T = 40 stopni Celsjusza. C. Kolba po ogrzaniu nad nią strzałka skierowana do wnętrza kolby, nad którą znajduje się napis 15 centymetrów sześciennych jodku potasu. D. Kolba stożkowa zawierająca brunatny roztwór, z którego wydostaje się fioletowy gaz. 2. A. Pusta kolba stożkowa, za nią strzałka, nad którą znajduje się napis 30 centymetrów kwasu azotowego (V). B. Kolba zawierająca przeźroczystą ciecz, to jest dodany kwas, za nią strzałka z symbolem temperatury T = 75 stopni Celsjusza. C. Kolba po ogrzaniu nad nią strzałka skierowana do wnętrza kolby, nad którą znajduje się napis 15 centymetrów sześciennych jodku potasu. D. Kolba stożkowa zawierająca intensywnie brunatny roztwór, z którego wydostają się znaczne ilości fioletowego gazu. 3. A. Pusta kolba stożkowa, za nią strzałka, nad którą znajduje się napis 30 centymetrów kwasu azotowego (V). B. Kolba zawierająca przeźroczystą ciecz, to jest dodany kwas, za nią strzałka z napisem temperatura pokojowa. C. Kolba po ogrzaniu, nad nią strzałka skierowana do wnętrza kolby, nad którą znajduje się napis 15 centymetrów sześciennych jodku potasu. D. Kolba stożkowa zawierająca brunatny roztwór, z którego wydostaje się nieduża ilość fioletowego gazu.
Schemat doświadczenia nr 2
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RP8hWauTVHNNm
Obserwacje: Następuje wydzielanie substancji o brunatno fioletowej barwie. Im wyższa temperatura roztworu w kolbie, tym reakcja zachodzi szybciej. Najwolniej w kolbie o temperaturze pokojowej, najszybciej w kolbie o temperaturze 75 °C. Wnioski: Podczas reakcji kwasu azotowego(V) z roztworem jodku potasu powstaje jod o brunatno‑fioletowym zabarwieniu. Szybkość reakcji chemicznej zależy od temperatury. Im wyższa temperatura, tym reakcja zachodzi szybciej. Wyjaśnienie: Podczas wzrostu temperatury układu, wzrasta również średnia energia kinetyczna każdego ze składników. Wzrost energii kinetycznej powoduje, że indywidua poruszają się szybciej i zderzają się ze sobą częściej w określonym czasie. Sprawia to, że cząsteczki posiadają więcej energii przy każdym zderzeniu. Wzrost aktywności oraz energii powoduje zwiększenie szybkości reakcji oraz szybsze powstanie produktu końcowego. Szybkość praktycznie wszystkich reakcji rośnie wraz ze wzrostem temperatury. I odwrotnie, szybkość prawie wszystkich reakcji zmniejsza się wraz ze spadkiem temperatury.
bg‑cyan
Sprawdź się! Zaprojektuj doświadczenie
Polecenie 1
Zaproponuj doświadczenie, w którym zbadasz wpływ stopnia rozdrobnienia substratu na szybkość zachodzącej reakcji na podstawie reakcji kwasu solnego z metalicznym magnezem. Uzupełnij w formularzu niezbędny sprzęt i odczynniki, instrukcję wykonania doświadczenia, obserwacje oraz wnioski.
Doświadczenie
Badanie wpływu stopnia rozdrobnienia substratu na szybkość reakcji.
RiEE7bwxbY0fV
Problem badawczy Czy stopień rozdrobnienia reagentów wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej?. Hipoteza: Stopień rozdrobnienia reagentów wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej. Sprzęt i odczynniki laboratoryjne (Uzupełnij). Instrukcja wykonania doświadczenia (Uzupełnij). Obserwacje (Uzupełnij). Wnioski (Uzupełnij).
Schemat doświadczenia:
RNz4c5a3Iemrf
Schemat doświadczenia. Dwie probówki wypełnione do około połowy przezroczystą cieczą, roztworem wodnym kwasu solnego o stężeniach C1 oraz C2. Do wnętrza obu probówek skierowane są strzałki, nad którymi znajdują się napisy, odpowiednio: pył magnezowy o masie m1 oraz wstążka magnezowa o masie m2. Na środku schematu: m1 = m2 i C1 = C2.
Schemat doświadczenia nr 3
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
RnGnP1F9LwYzi
Obserwacje: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).
Sprzęt i odczynniki:
dwie szklane probówki;
kwas solny;
pył magnezowy;
wstążki magnezowe;
szklany cylinder miarowy.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Do dwóch probówek dodaj roztwory kwasu solnego o tym samym stężeniu i tej samej objętości.
Do pierwszej probówki dodaj pył magnezowy, a do drugiej wstążkę magnezową.
Obserwacje: Z pierwszej probówki szybciej wydzielają się pęcherzyki gazu.
Wnioski: Rozdrobnienie substratów wpływa na szybkość reakcji chemicznej. Szybkość reakcji rośnie wraz ze stopniem rozdrobnienia substancji.
Wyjaśnienie: Szybkość reakcji chemicznych zależy od rozdrobnienia ciała stałego. Drobno sproszkowane ciało stałe ma większą powierzchnię niż nierozdrobniony kawałek ciała stałego. Większa powierzchnia styku substancji umożliwia więcej zderzeń indywiduów chemicznych. Jeśli wszystkie inne czynniki są niezmienne, to rozdrobnione substraty reagują szybciej niż gruboziarniste lub całe kawałki substratów.
Polecenie 2
Zaproponuj doświadczenie, w którym zbadasz wpływ dodatku katalizatorakatalizatorkatalizatora na szybkość zachodzącej reakcji na podstawie reakcji kwasu solnego z cynkiem, używając roztworu siarczanu() miedzi() jako katalizatora. Uzupełnij w formularzu niezbędny sprzęt i odczynniki, instrukcję wykonania doświadczenia, obserwacje oraz wnioski.
Doświadczenie 4
Badanie wpływu obecności katalizatora na szybkość reakcji
R1V5nV18G8fHu
Problem badawczy: Czy obecność katalizatora wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej?. Hipoteza: Obecność katalizatora wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej. Sprzęt i odczynniki laboratoryjne: (Uzupełnij). Instrukcja wykonania doświadczenia: (Uzupełnij).
Schemat doświadczenia:
RQ4KM7GvFHddh
Schemat doświadczenia. Dwie probówki wypełnione do około połowy cieczą. Odpowiednio w pierwszej niebieski roztwór siarczanu miedzi (II) w wodnym roztworze kwasu solnego o stężeniu C C1 oraz w drugiej przeźroczysty wodny roztwór kwasu solnego o stężeniu C2. Do wnętrza obu probówek skierowane są strzałki, nad którymi znajdują się podpisy, odpowiednio: cynk Zn o masie m1 oraz cynk Zn o masie m2. Na środku schematu: m1 = m2 i C1 = C2.
Schemat doświadczenia nr 4
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
REg2yd3JboXCp
Obserwacje: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).
Sprzęt i odczynniki laboratoryjne:
dwie szklane probówki;
kwas solny;
rozdrobniony metaliczny cynk;
siarczan() miedzi().
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Do dwóch probówek dodaj taką samą ilość kwasu solnego o tym samym stężeniu oraz cynku także o takim samym stopniu rozdrobnienia.
Do jednej z probówek dodaj roztwór siarczanu() miedzi().
Zbieraj powstający gaz oraz obserwuj zmiany zachodzące w probówkach.
Obserwacje: Z probówki, do której dodano roztwór siarczanu() miedzi(), widać szybsze wydzielanie się gazu. W takim samym czasie, również z tej probówki zebrano większą objętość gazu w porównaniu do probówki, do której nie dodano siarczanu() miedzi(). Podczas reakcji cały czas była zachowana niebieska barwa siarczanu() miedzi().
Wnioski: Dodatek katalizatora powoduje wzrost szybkości reakcji. Wydzielający się gaz to wodór. Po reakcji w roztworze dalej był obecny siarczan() miedzi(), co można wywnioskować na podstawie zachowanej barwy.
Wyjaśnienie: Dodatek pewnych substancji może powodować przyspieszenie reakcji chemicznej. Substancje te pozostają niezmienione podczas trwania reakcji. Noszą ogólną nazwę katalizatorów.
Słownik
szybkość reakcji chemicznej
szybkość reakcji chemicznej
zmiana stężenia reagentów (substratów lub produktów) w jednostce czasu
katalizator
katalizator
substancja, która zmienia przebieg reakcji chemicznej, nie naruszając stanu końcowej równowagi i właściwości termodynamicznych układu, pozostając w stanie niezmienionym po zakończeniu reakcji
stężenie
stężenie
miara ilości substancji (pierwiastka, związku chemicznego, jonu bądź innego indywiduum chemicznego) w mieszaninie
reagent
reagent
substancja biorąca udział w reakcji chemicznej (substraty i produkty)
pH
pH
wykładnik jonów oksoniowych; wielkość stosowana do określania odczynu roztworu
Bibliografia
Atkins P., Jones L., Chemical Principles: The Quest for Insight, 5th Edition, New York 2009.
Bieniek G., Doświadczenia chemiczne w zadaniach, Kraków 2007.
Penkala T., Podstawy Chemii Ogólnej, Warszawa 1982.