Reaktionshastighet & katalys
Termodynamik kan säga om en reaktion är gynnsam, men inte hur snabbt den sker. Reaktionskinetik beskriver hastigheten och vilka faktorer som påverkar sannolikheten för effektiva kollisioner.
- Nivå 2
Förstå → Se exempel → Träna
Förstå
Reaktionshastighet
Reaktionshastighet kan beskrivas som förändring i koncentration per tidsenhet. Reaktanternas koncentration minskar medan produkternas ökar, och hastigheten kan förändras under reaktionens gång.
Kollisionsteorin
För att en reaktion ska ske behöver partiklar kollidera med tillräcklig energi och lämplig orientering. Alla kollisioner leder därför inte till reaktion.
Aktiveringsenergi
Aktiveringsenergin är den energibarriär som måste övervinnas för att reaktionen ska kunna gå vidare. Högre temperatur gör att en större andel partiklar har tillräcklig energi.
Koncentration och yta
Högre koncentration ger fler partiklar per volym och kan öka kollisionsfrekvensen. För fasta ämnen kan större exponerad yta öka kontakten mellan reaktanterna och därmed hastigheten.
Katalysatorer
En katalysator erbjuder en alternativ reaktionsväg med lägre aktiveringsenergi och kan därför öka reaktionshastigheten. Katalysatorn förbrukas inte netto och ändrar inte jämviktskonstanten.
Exempel
Exempel: sönderdelning av väteperoxid
- Väteperoxid kan sönderdelas långsamt till vatten och syrgas.
- En katalysator kan ge en alternativ reaktionsväg.
- Aktiveringsenergin blir lägre och reaktionen går snabbare.
- Reaktionens start- och slutämnen och dess termodynamiska jämviktsläge ändras inte av katalysatorn.
Så gör du
- 1Identifiera vad som mäts som reaktionshastighet.
- 2Avgör vilka kollisioner som behöver ske.
- 3Analysera hur temperatur, koncentration, yta eller katalysator påverkar kollisionerna.
- 4Koppla katalysatorns effekt till aktiveringsenergin.
- 5Skilj reaktionshastighet från termodynamisk jämvikt.
Vanliga misstag
Vanligt misstag
En katalysator gör en ogynnsam reaktion termodynamiskt gynnsam.
Bättre
En katalysator påverkar reaktionsvägen och hastigheten, inte ΔG eller jämviktskonstanten.
Den sänker aktiveringsenergin för både fram- och bakreaktionen.
Vanligt misstag
Högre temperatur ökar bara antalet kollisioner.
Bättre
Den viktigaste effekten är också att en större andel kollisioner har tillräcklig energi.
Därför kan hastigheten öka kraftigt.
Vanligt misstag
Reaktionshastigheten är alltid konstant.
Bättre
Hastigheten kan ändras när koncentrationer och andra förhållanden förändras.
Många reaktioner går långsammare när reaktanterna förbrukas.
Fundera
Varför kan en reaktion vara termodynamiskt spontan men ändå nästan inte märkas under lång tid?
Träna
Övning
Varför reagerar ett pulveriserat fast ämne ofta snabbare än samma massa i en enda stor bit?
Sammanfattning
- Kinetik beskriver hur snabbt kemiska reaktioner sker.
- Effektiva kollisioner kräver tillräcklig energi och lämplig orientering.
- Temperatur, koncentration och yta kan påverka reaktionshastigheten.
- Katalysatorer sänker aktiveringsenergin genom en alternativ reaktionsväg.
- Katalys påverkar inte jämviktskonstanten.
Relaterade genomgångar
Fortsätt med något som hänger ihop med den här genomgången.
Reaktionsmekanismer: addition & substitution
Följ hur organiska reaktioner kan ske stegvis och skilj additionsreaktioner från substitutionsreaktioner.
Läs genomgångenKemisk jämvikt & jämviktskonstant
Förstå dynamisk jämvikt, skriv jämviktsuttryck och tolka hur störningar påverkar jämviktssystem.
Läs genomgångenRedox i organisk kemi & biokemi
Följ oxidation och reduktion i organiska molekyler och koppla elektronöverföring till biologiska processer.
Läs genomgången