Chemické reakce (FBLT)

Z WikiSkript


Chemické reakce jsou děje, při nichž dochází k přeměně jedné skupiny sloučenin, reaktantů, na sloučeniny jiné, produkty. Reakce popisujeme chemickými rovnicemi.

Např. v rovnici

(1)
a A + b B → c C + d D

značí

A, B reaktanty,
C, D produkty,
a, b, c, d    stechiometrické koeficienty, které vyjadřují poměry počtů částic sloučenin, jež se účastní reakce.

Pojem „rovnice” naznačuje existenci rovnosti mezi oběma stranami: při každé chemické reakci musí být zachována hmotnost, energie a elektrický náboj.


Podívejme se nyní na reakce mezi měďnými a železitými ionty v roztoku:

(2)
Cu+ + Fe3+ \rightleftharpoons Cu2+ + Fe2+

Podobně jako většina reakcí v chemii (a téměř všechny v biochemii) je i tato reakce vratná. Znamená to, že může probíhat v obou směrech. K zastavení jejího průběhu dojde poté, co se určité množství železa zredukuje a určité množství mědi se zoxiduje. Hovoříme, že v tomto okamžiku dosáhla reakce rovnovážného stavu, tzn. že koncentrace reaktantů a produktů se v reakčním systému již dále nemění.

Ustavenou rovnováhu můžeme matematicky popsat použitím rovnovážné konstanty, Keq, která je definována jako podíl součinu rovnovážných koncentrací produktů a reaktantů (umocněných na jejich stechiometrické koeficienty):

(3)
 K = \frac{[C]^c \cdot [D]^d}{[A]^a \cdot [B]^b}

V případě reakce (2) tedy dostaneme

(4)
 K = \frac{[Cu^{2+}] \cdot [Fe^{2+}]}{[Cu^+] \cdot [Fe^{3+}]}

Předpokládejme, že rovnovážná konstanta pro reakci (1) se rovná 1, tzn. že v rovnovážném stavu se součin koncentrací produktů a reaktantů shoduje. Jestliže nyní do systému přidáme více sloučeniny A, porušíme tak nastolenou rovnováhu, a reakce se proto nastartuje ve směru, který se bude snažit opět obnovit původní stav. V našem případě bude látka A reagovat s látkou B za vzniku látek C a D tak dlouho, dokud se opět součiny koncentrací ([A]·[B] a [C]·[D]) nevyrovnají a nedosáhne se stavu nové rovnováhy. Toto pravidlo se nazývá Le Chatelierův princip.

Systém v rovnováze reaguje na změnu podmínek (tlaku, teploty, koncentrace) tak, aby tuto změnu potlačil.