Činitelé ovlivňující rychlost chemických reakcí

Reakční kinetika je oborem chemie, který se zabývá studiem vlivu reakčních podmínek na reakční rychlost. Zároveň se snaží o objasnění mechanismu průběhu chemických reakcí. Rychlost chemické reakce lze vyjádřit jako úbytek látkového množství vstupní suroviny nebo jako přírůstek látkového množství vznikajícího produktu. V následující laboratorní práci ověříme vliv tří reakčních podmínek na rychlost reakce.

Úkol: Ověřte vliv teploty, koncentrace reaktantu a přítomnosti katalyzátoru na rychlost chemické reakce.

Pomůcky: Kahan, zápalky, trojnožka, síťka, stopky, zkumavky, pipety, lžička, kádinka, teploměr, filtrační papír, fix, stojan na zkumavky.

Chemikálie: Kyselina šťavelová (c = 0,5 mol∙dm^(-3)) (H318 poškozuje oči, H302, H312 zdraví škodlivá při požití a styku s kůží), KMnO4(c = 0,04 mol∙dm^(‑3)) (H411 toxický pro vodní organismy), H2O, Na2S2O3 ∙ 5 H2O (c = 0,5 mol∙dm^(-3)), H2SO4 (c = 0,2 mol∙dm^(-3)) (H315 dráždí kůži, H319 poškozuje oči), Zn granulovaný, roztok KNO3 (c = 0,5 mol∙dm^(‑3)) (H272 oxidant).

Pracovní postup:

• Nezapomínejte na použití ochranných pomůcek (brýle, plášť) a dodržujte bezpečnost práce. 
  
• Ověření vlivu teploty na rychlost reakce. 
• Do zkumavky pomocí pipety převeďte 6 ml kyseliny sírové a 3 ml kyseliny šťavelové.
• Kádinku s vodou umístěte na trojnožku se síťkou a kahanem. Vodu ohřejte na teplotu 30 °C, což ověřte teploměrem.
• Zkumavku umístěte do vytemperované (30 °C) vodní lázně.
• Do zkumavky přidejte 2 ml roztoku manganistanu draselného, zapněte stopky a zaznamenejte čas potřebný k odbarvení roztoku.
• Tentýž postup opakujte při různých teplotách vodní lázně (50, 70, 90 °C) a časy potřebné k odbarvení roztoku zaznamenejte do přehledné tabulky.
• Ověření vlivu koncentrace reaktantu na rychlost reakce. 
• Připravte 4 zkumavky a označte si je tak, abyste byli schopni rozlišit, ve které je jaká koncentrace thiosíranu sodného. Umístěte je do stojanu na zkumavky.
• Následně do těchto zkumavek připravte sérii vodných roztoků thiosíranu sodného. Objemové poměry voda : thiosíran sodný = 4 : 4, 3 : 5, 2 : 6, 1 : 7.
• Za každou ze zkumavek ve stojanu umístěte pruh filtračního papíru, na který předem nakreslete svislou čáru fixem.
• Postupně přidávejte do zkumavek 1 ml roztoku kyseliny sírové a pomocí stopek změřte čas potřebný k vyloučení síry (čára na filtračním papíře nebude přes vyloučenou síru vidět). Časy pro všechny 4 roztoky zapište do přehledné tabulky.
• Ověření vlivu katalyzátoru na rychlost reakce.
• Připravte si do stojanu 3 zkumavky a označte si je.
• Do každé zkumavky pomocí pipety převeďte 3 ml roztoku manganistanu draselného a 2 ml kyseliny sírové.
• První zkumavka je kontrolní zkumavkou. Nepřidávejte do ní žádné další chemikálie.
• Do druhé a třetí zkumavky vhoďte jednu granuli zinku.
• Jakmile se ve druhé a třetí zkumavce začne uvolňovat plyn (vznikají bublinky), přidejte pomocí kapátka do třetí zkumavky jednu kapku dusičnanu draselného.
• Pozorujte, ve které zkumavce probíhá reakce větší rychlostí. Pozorování zaznamenejte do protokolu.
• Umyjte použité laboratorní nádobí, ukliďte pracovní stůl a předejte jej vyučujícímu.

Obsah protokolu:

Po dokončení práce zpracujte protokol z laboratorní úlohy, který bude obsahovat následující náležitosti:

• Jméno a příjmení, třída, datum.

• Název a cíl práce.

• Stručný pracovní postup.

• Tabulky se zaznamenanými reakčními časy pro všechny tři série pokusů (teplota, koncentrace, katalyzátor).

• Rovnice všech probíhajících reakcí.

• Vypracujte úkoly nebo odpovězte na následující otázky:

  • Formulujte, jak závisí rychlost reakce na teplotě. Sestavte jednoduchý graf.

  • Jak závisí rychlost reakce na koncentraci reaktantů?

  • Jak závisí rychlost reakce na použití katalyzátoru? Která ze sloučenin je katalyzátorem? Jak se nazývají katalyzátory, které průběh reakce zpomalují?

• Závěr.