Ένα πείραμα χημικής κινητικής μελέτης

Σχεδιάγραμμα

Δική μας σύνοψη της ενότητας, για επανάληψη. Πηγή είναι πάντα το βιβλίο.

Τι έγινε

1. Το πείραμα στηρίζεται στην αντίδραση μετάλλων όπως Zn, Mg, Fe και Mn με αραιό H₂SO₄, που δίνει θειικό άλας και αέριο υδρογόνο, π.χ. Zn(s) + H₂SO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + H₂(g).
2. Η πορεία της αντίδρασης παρακολουθείται μετρώντας τον όγκο του H₂ σε τακτά χρονικά διαστήματα. Κάθε μέτρηση είναι ένα σημείο της καμπύλης V - t (καμπύλη αντίδρασης). Από αυτή βρίσκουμε την ταχύτητα ΔV/Δt σε κάθε χρονική περίοδο.
3. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η ταχύτητα εξαρτάται έντονα από τη φύση του μετάλλου· στο πείραμα του βιβλίου ο Fe αντιδρά πολύ πιο αργά από τα άλλα μέταλλα.
4. Με την ίδια διάταξη μελετάμε έναν παράγοντα κάθε φορά, κρατώντας τους άλλους σταθερούς: επιφάνεια επαφής (μέγεθος κόκκων), θερμοκρασία, συγκέντρωση και καταλύτη. Ο Cu, για παράδειγμα, επιταχύνει την αντίδραση Zn με H₂SO₄.
5. Η μελέτη της επίδρασης της συγκέντρωσης δίνει την τάξη της αντίδρασης και ανοίγει το δρόμο για την πρόταση μηχανισμού.
6. Ένθετο για τα ένζυμα: ρυθμίζουν την ταχύτητα των αντιδράσεων του οργανισμού, μειώνουν την ενέργεια ενεργοποίησης, επιταχύνουν 10⁶ έως 10⁸ φορές, είναι κυρίως πρωτεΐνες με μεγάλη μοριακή μάζα, δρουν πολύ εκλεκτικά και επηρεάζονται από θερμοκρασία και pH.
7. Κατά τη θεωρία «κλειδί - κλειδαριά» το υπόστρωμα δένεται στο ενεργό κέντρο του ενζύμου, ενεργοποιείται, αντιδρά και τα προϊόντα αποσπώνται. Οι παρεμποδιστές (αναστολείς) δένονται στο ενεργό κέντρο και το απενεργοποιούν.
8. Ανακεφαλαίωση κεφαλαίου 3: ενέργεια ενεργοποίησης και θεωρία συγκρούσεων, ταχύτητα ως Δc/Δt, παράγοντες ταχύτητας, καταλύτης, νόμος ταχύτητας υ = k[A]ˣ[B]ʸ, απλή και πολύπλοκη αντίδραση, τάξη, σταθερά ταχύτητας k.

Όροι

καμπύλη αντίδρασης

διάγραμμα ποσότητας ή c με το χρόνο

μετρούμενο μέγεθος στο πείραμα

ο όγκος H₂ που εκλύεται με το χρόνο

ταχύτητα από καμπύλη V - t

ΔV/Δt, η κλίση της καμπύλης

πιο αργό μέταλλο στο πείραμα

ο σίδηρος (Fe)

Cu στην αντίδραση Zn + H₂SO₄

δρα ως καταλύτης, αυξάνει την ταχύτητα

μελέτη επίδρασης συγκέντρωσης

δίνει την τάξη της αντίδρασης

χημική κινητική

μελετά ταχύτητα, παράγοντες, μηχανισμούς

ενέργεια ενεργοποίησης Ea

ελάχιστη ενέργεια για επιτυχή σύγκρουση

ταχύτητα αντίδρασης

μεταβολή συγκέντρωσης ανά μονάδα χρόνου

μονάδες ταχύτητας

mol L⁻¹ s⁻¹

καταλύτης

νέα πορεία με μικρότερη Ea

νόμος ταχύτητας

υ = k[A]ˣ[B]ʸ, εκθέτες από πείραμα

τάξη αντίδρασης

άθροισμα εκθετών στο νόμο ταχύτητας

σταθερά ταχύτητας k

η ταχύτητα όταν κάθε c = 1 mol/L

απλή αντίδραση

εκθέτες ίσοι με τους συντελεστές

ένζυμα

πρωτεϊνικοί βιοκαταλύτες, πολύ εκλεκτικοί

θεωρία «κλειδί - κλειδαριά»

υπόστρωμα δένεται στο ενεργό κέντρο

παρεμποδιστές ή αναστολείς

απενεργοποιούν το ενεργό κέντρο ενζύμου

καταλάση της πατάτας

διασπά το H₂O₂ σε H₂O και O₂