Przeczytaj

bg‑cyan

Czym jest szybkość reakcji chemicznej?

Szybkość reakcji chemicznejszybkość reakcji chemicznejSzybkość reakcji chemicznej definiowana jest przez zmianę stężeniastężeniestężenia substratów lub zmianę stężenia produktów w jednostce czasu.

v = \frac{zmiana stężenia produktu}{przedział czasu}

v = \frac{- zmiana stężenia substratu}{przedział czasu}

Ilość substratu podczas reakcji maleje w jednostce czasu, dlatego przed zmianą stężenia substratu jest znak minus.

Szybkość reakcji chemicznych zależy od:

R1GqqlhmEtEYK1

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Doświadczenie 1

Badanie zależności szybkości reakcji metalu z kwasem siarkowym( $VI$ ) 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;

wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,5

\frac{mol}{{dm}^{3}}

;

wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 1

\frac{mol}{{dm}^{3}}

;

wiórki magnezu.

Instrukcja wykonania doświadczenia:
1. Do dwóch probówek dodaj po kilka centymetrów sześciennych kwasu siarkowego(VI) – do pierwszej o stężeniu 0,5

\frac{mol}{{dm}^{3}}

, do drugiej o stężeniu 1

\frac{mol}{{dm}^{3}}

.
2. Do każdej z probówek dodaj wiórki magnezu.
3. Porównaj procesy zachodzące w probówkach, policz ilość wydzielanych pęcherzyków gazu oraz zanotuj obserwacje i wnioski.

Schemat doświadczenia:

R1Is3v3edqhMj

R1O0DXZKwnGVz

Obserwacje:
W probówce, w której znajduje się wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 1

\frac{mol}{{dm}^{3}}

, wydziela się więcej pęcherzyków gazu.

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:

trzy kolby stożkowe 150 cm³;

zlewka 150 cm³;

termometr;

palnik gazowy.

Instrukcja wykonania doświadczenia:
1. Do trzech kolb stożkowych wlej 30 cm³ kwasu azotowego(V).
2. Zawartość pierwszej kolby podgrzej do 40°C, drugiej do 75°C, a trzecią kolbę pozostaw w temperaturze pokojowej.
3. Po ogrzaniu dodaj po 15 cm³ roztworu jodku potasu i obserwuj zachodzące zmiany.

Schemat doświadczenia:

R6v7OGH9dsZZC

RP8hWauTVHNNm

Obserwacje:
Następuje wydzielanie substancji o fioletowej barwie. Powstałe roztwory przyjmują brunatne zabarwienie różniące się intensywnością. 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 fioletowym zabarwieniu. Roztwory przyjmują brunatne zabarwienie, ponieważ jod w rozpuszczalnikach polarnych tworzy brunatne roztwory. 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. To sprawia, 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 $3$

Badanie wpływu stopnia rozdrobnienia substratu na szybkość reakcji.

RiEE7bwxbY0fV

Problem badawczy: Czy dodatek katalizatora wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej?

Hipoteza: Dodatek katalizatora wpływa na szybkość zachodzącej reakcji chemicznej.

Sprzęt i odczynniki laboratoryjne:

Instrukcja wykonania doświadczenia:

Schemat doświadczenia:

RNz4c5a3Iemrf

RnGnP1F9LwYzi

Obserwacje:

Wnioski:

Polecenie 2

Zaproponuj doświadczenie, w którym zbadasz wpływ dodatku katalizatorakatalizatorkatalizatora na szybkość zachodzącej reakcji na podstawie reakcji $2 %$ kwasu solnego z cynkiem, używając roztworu siarczanu( $VI$ ) miedzi( $II$ ) 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

Schemat doświadczenia:

RQ4KM7GvFHddh

REg2yd3JboXCp

Obserwacje:

Wnioski:

Sprzęt i odczynniki laboratoryjne:

dwie szklane probówki;
kwas solny;
rozdrobniony metaliczny cynk;
siarczan( $VI$ ) miedzi( $II$ ).

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( $VI$ ) miedzi( $II$ ).
Zbieraj powstający gaz oraz obserwuj zmiany zachodzące w probówkach.

Obserwacje:
Z probówki, do której dodano roztwór siarczanu( $VI$ ) miedzi( $II$ ), 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( $VI$ ) miedzi( $II$ ). Podczas reakcji cały czas była zachowana niebieska barwa siarczanu( $VI$ ) miedzi( $II$ ).

Wnioski:
Dodatek katalizatora powoduje wzrost szybkości reakcji.
Wydzielający się gaz to wodór. Po reakcji w roztworze dalej był obecny siarczan( $VI$ ) miedzi( $II$ ), 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

zmiana stężenia reagentów (substratów lub produktów) w jednostce czasu

katalizator

substancja, która zmienia przebieg reakcji chemicznej, nie naruszając stanu końcowej równowagi i właściwości termodynamicznych układu, pozostając w stanie niezmienionym po zakończeniu reakcji

stężenie

miara ilości substancji (pierwiastka, związku chemicznego, jonu bądź innego indywiduum chemicznego) w mieszaninie

reagent

substancja biorąca udział w reakcji chemicznej (substraty i produkty)

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.

encyklopedia.pwn.pl

Wprowadzenie

Wirtualne laboratorium – I

Czym jest szybkość reakcji chemicznej?

Szybkość reakcji chemicznych zależy od:

Sprawdź się! Zaprojektuj doświadczenie

Słownik

Bibliografia