3 spôsoby štúdia kinetiky chemických reakcií

Chemická kinetika a termodynamika riadia rýchlosť, akou prebiehajú reakcie. Pochopenie kinetiky vám umožní predpovedať, ako bude reakcia prebiehať a ako môžete zvýšiť výťažok konkrétneho produktu. Štúdium toho, ako enzýmy a katalyzátory menia rýchlosť kinetických reakcií, je veľmi dôležité vo výrobných a biochemických oblastiach.

Metóda 1 z 3: Zvládnutie kinetických konceptov


Reakčný výrok vhodne interpretujte. Reakčné výroky opisujú stechiometriu reakcie. Môžu sa používať dvoma spôsobmi. Niekedy sa vo výroku o reakcii jednoducho označuje pomer chemických druhov ako výsledok reakcie. Ak poznáte reakčný výrok, môže predstavovať rôzne molekulové zmeny, ktoré sa uskutočňujú počas celej reakcie, nielen začiatok a konečný výsledok.[1]

  • Reakcia bez známych medziproduktov sa nazýva elementárna reakcia.


Zohľadnite stechiometrické pomery. Štúdium stechiometrie sa zameriava na relatívne množstvá chemických látok v priebehu reakcie. Táto myšlienka by vám mala vyhovovať. Relatívne množstvá reaktantov a produktov do veľkej miery ovplyvnia rýchlosť, akou reakcia pokračuje.

  • Uvedomiť si, že reakcie môžu prebiehať v opačnom smere (produkt späť k reaktantom) za správnych stechiometrických podmienok. Napríklad v prostredí je príliš veľa produktu, takže sa začne pohybovať späť k pôvodným reaktantom.


Zoznámte sa s molekulami prechodného stavu. Prechodné stavy sú molekuly, ktoré vznikajú uprostred reakcie. Pochopiť, že molekuly prechodného stavu sú veľmi nestabilné a zvyčajne sa rozpadnú za zlomok sekundy. Prepracujte prechodové stavy všetkých reakcií, ktoré majú známy prechodový stav, aby ste sa naučili mechanizmus reakcie.[2]

  • Na jednoduchom príklade si predstavte, že kombinujete molekuly A a BC, aby ste získali AB a C. Uprostred reakcie sa A, B a C nakrátko spoja, než sa vytvoria nové molekuly.

Metóda 2 z 3:Ukážka kinetiky prostredníctvom experimentu


Používať substituenty na sledovanie molekulových interakcií. V závislosti od molekuly sa určité atómy alebo skupiny atómov odstránia a nahradia niečím iným. Najčastejšie sa vodík nahrádza deutériom. To umožňuje výskumníkom presne určiť miesto konkrétnej časti molekuly vodíka, ktorá ich môže zaujímať.

  • Je možné, že rôzne izotopy (napríklad deutérium pre vodík) môžu zmeniť rýchlosť reakcie.[3]


Merajte relatívne množstvá substrátov. Jedným zo spôsobov, ako zistiť, ako rýchlo reakcia prebieha, je sledovať množstvo reaktantov a produktov v závislosti od času. Čím rýchlejšie sa vyčerpajú reaktanty (alebo vytvoria produkty), tým rýchlejšia je rýchlosť reakcie. Rýchlosť reakcie určuje, ako rýchlo sa tvoria kinetické produkty.[4]

  • Tieto pomery nemusia byť nevyhnutne lineárne. Napríklad zdvojnásobenie substrátu môže spôsobiť, že reakcia sa zrýchli štvornásobne, a nie iba dvojnásobne.


Predstavte enzýmy. Enzýmy sú molekuly, ktoré uľahčujú reakciu. Enzýmy fungujú tak, že znižujú aktivačnú energiu reakcie a umožňujú jej rýchlejší priebeh. Enzým nezvýši výťažok reakcie, ani samotný enzým nijako nereaguje. Štúdium fungovania konkrétneho enzýmu v reakcii vám môže pomôcť pochopiť mechanizmus reakcie. Dve bežné teórie o funkcii enzýmu sú: [5]

  • Enzým má prirodzene ideálny tvar na to, aby sa naň naviazal substrát.
  • Enzýmy a substráty menia svoj tvar, aby sa dobre viazali.

Metóda 3 z 3:Efektívne štúdium kinetickej teórie


Prečítajte si kapitolu pred hodinou. Dôležitosť viacnásobného prezerania materiálu nemožno preceňovať. Pochopenie kinetiky si vyžaduje čas a trpezlivosť, nehovoriac o silných základoch v matematike a všeobecnej chémii. To vám dáva čas na to, aby ste si robili poznámky a formulovali otázky na všetko, čomu nerozumiete.

  • Ak máte problémy s matematickými pojmami, možno si budete musieť osviežiť svoje znalosti algebry. Nemôžete efektívne študovať kinetiku bez pochopenia rovníc.


Zúčastnite sa vyučovania. Mali by ste mať na pamäti, že úlohou vášho inštruktora je pomôcť vám naučiť sa kinetiku. Vašou úlohou je aktívne si robiť poznámky a snažiť sa porozumieť téme. Keď máte problémy s kinetickými pojmami, musíte klásť otázky a mali by ste sa snažiť odpovedať na otázky, ktoré vám kladie váš inštruktor. Pomôže vám to pochopiť kinetiku chemických reakcií.

  • Niektorí inštruktori dajú na precvičenie problémy, ktoré treba vypracovať na tabuli. Využite túto príležitosť na riešenie problémov s triedou a inštruktorom, ktorý vám pomôže. Uistite sa, že rozumiete, prečo robíte každý krok v probléme.


Zúčastnite sa laboratórií. Spracovanie kinetických teórií je kľúčové pre pochopenie predmetu. To znamená, že vidieť kinetické princípy v akcii vám poskytne pohľad na to, ako kinetické reakcie v skutočnosti prebiehajú. Prevezmite aktívnu úlohu vždy, keď sú súčasťou hodiny laboratóriá alebo demonštrácie, aby ste získali hlbšie pochopenie kinetických procesov.

  • Jednou z bežných kinetických ukážok je reakcia jódových hodín. Táto reakcia umožňuje vizuálnu demonštráciu kinetických konceptov prostredníctvom roztoku, ktorý mení farbu v závislosti od prebiehajúcej reakcie.

  • Riešte praktické úlohy. Kinetické problémy môžu byť trochu nudné. Môžete riešiť rýchlosť reakcie ako celku, rýchlosť spotreby alebo produkcie konkrétneho chemického druhu alebo nejakú inú premennú. Aby ste pochopili, kedy a ako aplikovať kinetické koncepty, musíte po každej hodine vypracovať domáce úlohy a praktické problémy.

    • Študijná skupina je skvelý spôsob, ako si tieto problémy precvičiť. Môžete spolupracovať s ostatnými, a ak problému nerozumiete, jeden z vašich spolužiakov vám môže pomôcť prísť na to, ako ho vyriešiť.
  • Odkazy