Chemie pro šílence 25. Akce a reakce v chemii.

29. června 2014 v 5:14 | Petr |  Chemie pro šílence
Pojem chemická reakce - každý intuitivě tuší, o co jde ale "akce" v chemii ? To je jako sleva v drogérii ? Nikoliv nemylte se až budete jednou vařit ten (bioplyn / pervitin / výbušniny) narazíte na otázku za jakých podminek bude chemická reakce probíhat nejlépe.

Tedy už u Gludberg-Waagova zákona jsme narazili na to, že rekce nejlépe probíhá když neustále přidáváme vstupní suroviny a zároveň neustále odebíráme vzniklý produkt. Náš metabolismus funguje vyloženě tak, že v buňkách je "polévka" všeho dohromady, ze kterého si enzymové systémy metabolismu vybírají, co potřebují.

Otázka je ale poněkud složitější - krom koncentrací látek, u kterých se snažíme dosáhnout optimální koncentrace jak jenom přírodní zákony dovolí je tu ještě tlak a teplota. Tedy představte si, že máme rovnici

N2+ 3 H2 = 2 NH3

O téhle rovnici jsme si už v kapitole o výbušninách psali, že probíhá mimořádně neochotně, jak bychom tedy reakčnímu průběhu pomohli. Princip je v tom, že celá reakce je v plynné fázi. Druhé specifikum dané reakce je že do reakce vstupují 4 molekuly plynu a vystupují 2 molekuly plynu. Stejně tak můžeme napsat že do reakce vstupují 4 moly plynu a produktem jsou 2 moly plynu - každý mol zabere za "normální teploty a tlaku" 22.4 litru tím, že nám reakce proběhne se objem reakční směsi vlastně sníží na polovinu.

Takže poklud budeme reakční směs silně stlačovat - bude se reakční mechanismus snažit obrovskému tlaku "uhýbat" a to tím způsobem, že reakční rovnováha se posune směrem k menšímu objemu plynu - a tedy k výslednému produktu - bingoo - je to tak - tato syntéza amoniaku taky probíhá v reaktorech za obrovského tlaku kolem 200 atmosfér.

Tedy toto je "princip akce a reakce" v chemii - tedy chemická rovnováha se posune tak aby pokud možno vyrovala změnu vnějších podmínek. Takže

Pokud plyn vzniká - je výhodné provozovat reakci za nízkého tlaku
Pokud se plyn spotřebovává - je výhodné provozovat reakci za vysokého tlaku
Pokud se teplo spotřebovává - je výhodné reakční směs ohřívat
Pokud se teplo uvolňuje - je výhodné reakční směs chladit.

Toto pravidlo platí, ale reakční mechanismus je někdy tak složitý, že požadavky na reakční podmínky se musí nastavit tak by vyhovovaly "kritické reakci", která probíhá nejobtížněji.
Například reakce
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O

tedy první stupeň výroby kyseliny dusičné z amoniaku potřebuje teplo, zahřívat se však nesmí, protože probíhá mezi plyny rozpuštěnými ve vodě, takže pokud bychom reakci zahřívali - množství rozpuštěného kyslíku a amoniaku by klesalo a reakci by to zpomalovalo.

Jasné alespoň přibližně ? Zbývá už jenom rada robotům ke zničení lidstva - u lidí je trestné vaření drog - co bude trestné u robotů - "vaření" korozivních látek jako jsou kyseliny a hydroxidy ?
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 RXD RXD | 29. června 2014 v 13:19

Je li v drogerii poptávka po koncentrované kyselině dusičné na nitrování klozetpapíru příliš vysoká, je nutné ji snížit. Doufám, že ve finále EU nezakáže ten klozetpapír...

2 Dalík Dalík | 5. července 2014 v 18:02

Díky za super článek, osobně považuji chemický seriál za nejkvalitnější z celého blogu, přeci jen elektronické články se týkají dost té robotiky a zacházejí dost do podružných detailů.

Ale něco mi vrtá hlavou...

"Pokud se teplo uvolňuje - je výhodné reakční směs chladit"
Počemu potom shořely Drážďany?

3 petr-kubac petr-kubac | Web | 6. července 2014 v 13:44

[2]: Vtip je v tom že hoření má vysoce exotermickou koncovku "když už hoří" ale endotermický start "dokud ještě nechytlo" - takže pro něj platí poučka o tom, že musíme vytvořit podmínky ideální pro nejpomalejší reakci v řetězci.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama