KEEMILISE REAKTSIOONI KIIRUS JA TASAKAAL Martin Saar GAG

KEEMILISE REAKTSIOONI KIIRUS JA TASAKAAL Martin Saar GAG 2007

1. REAKTSIOONI TÜÜBID • ÜHINEMISREAKTSIOON – 2 Mg + O 2 2 Mg. O – Na 2 O + H 2 O 2 Na. OH • LAGUNEMISREAKTSIOON – Ca(OH)2 Ca. O + H 2 O – Ca. CO 3 Ca. O + CO 2 • ASENDUSREAKTSIOON – 2 Na + 2 HCl 2 Na. Cl + H 2 • VAHETUSREAKTSIOON – Na. OH + HCl Na. Cl + H 2 O

2. ENERGIA REAKTSIOONIS • EKSOTERMILINE – – Energia eraldub, ΔH < 0 Tavaliselt ühinemisreaktsioonid • • (Lahustumisel: hüdraatumine ehk aineosakeste seostumine vee molekulidega (sidemete teke)) ENDOTERMILINE – – Energia neeldub, ΔH > 0 Tavaliselt lagunemisreaktsioonid • (Lahustumisel: kristallivõre lõhkumine (sidemete katkemine))

3. REAKTSIOONI KIIRUS • Keemilise reaktsiooni kiirus näitab ajaühikus ruumalaühiku kohta tekkinud või reageerinud ainehulka (moolides). mol/dm 3∙s Reaktsiooni kiiruse kasvu põhjustavad tegurid: • Temperatuuri tõstmine • Segamine • Kontsentreerimine • Tahke aine peenestusastme suurendamine • Gaaside puhul rõhu suurendamine

3. REAKTSIOONI KIIRUS • Katalüsaator – muudab reaktsiooni kiirust, osaledes aktiivse vaheühendi moodustamisel, aga eraldub reaktsiooni lõpus algses koguses. – Negatiivne katalüsaator on inhibiitor; – Inimorganismis ensüümid: katalüüsivad kindlaid reaktsioone!

4. REAKTSIOONI TASAKAAL • Pöördumatud reaktsioonid – Kulgevad ühes suunas ja lõpuni – Mg + O 2 2 Mg. O – Na. OH + HCl Na. Cl + H 2 O • Pöörduvad reaktsioonid – Toimuvad mõlemas suunas ja ei kulge lõpuni – 2 SO 2 + O 2 ↔ 2 SO 3 – Ca. CO 3 ↔ Ca. O + CO 2

4. REAKTSIOONI TASAKAAL Mõtiskleme tasakaalu olemusest ammoniaagi saamise alusel: N 2 + 3 H 2 ↔ 2 NH 3 – Kui paneme reageerima lämmastiku ja vesiniku, hakkab tasapisi tekkima ammoniaaki. Alguses on ühinemisreaktsioon kiire, sest vesinikku ja lämmastikku on võrdlemisi palju, ent see aeglustub tasapisi; – Nii, kui ammoniaak on hakanud tekkima, hakkab see ka tasapisi lagunema. Alguses on see lagunemisreaktsioon aeglane, aga mida rohkem on ammoniaaki tekkinud (mida suurem on tema kontsentratsioon), seda kiiremini ta laguneb;

4. KEEMILINE TASAKAAL – Ühel hetkel muutuvad aeglustuva ühinemisreaktsiooni ja kiireneva lagunemisreaktsiooni kiirused võrdseks – saabub keemiline tasakaal. Tasakaalumoment saabub siis, kui päri- ja vastassuunalise reaktsiooni kiirus muutuvad võrdseteks. See tasakaal on dünaamiline: pidevalt toimuvad mõlemasuunalised protsessid!

4. REAKTSIOONI TASAKAAL Keemilise reaktsiooni tasakaalu (st tasakaalu saabumise punkti reaktsiooni ulatuse suhtes) on võimalik nihutada. See on tööstuses rakenduslikult oluline, et tõsta saagist. Tasakaalu nihutame vastavalt le Chatelier’ printsiibile: pöörduva protsessi tasakaal nihkub alati vastassuunas tekitatud muutusele.

4. REAKTSIOONI TASAKAAL • Lähteainete kontsentratsiooni suurendamisel saaduste tekke suunas • Lähteainete kontsentratsiooni vähendamisel lähteainete tekke suunas • Temperatuuri tõstmisel endotermilise reaktsiooni suunas • Temperatuuri alandamisel eksotermilise reaktsiooni suunas • Rõhu tõstmisel väiksema gaasi moolide arvu suunas • Rõhu vähendamisel suurema gaasi moolide arvu suunas

4. REAKTSIOONI TASAKAAL • NB! • Tahke aine kontsentratsioon, peenestuaste, segamine või katalüsaatori kasutamine mõjutavad vaid reaktsiooni kiirust, mitte aga tasakaalu!

ÜLESANDED • Kuidas mõjutavad allpool loetletud tegurid gaaside vahel kulgeva reaktsiooni kiirust? N 2 + O 2 ↔ 2 NO – Rõhu tõstmine – Jahutamine – Õhu asendamine puhta hapnikuga – Efektiivsema katalüsaatori kasutamine – Kuumutamine

ÜLESANDED • Kuidas mõjutavad reaktsiooni Mg + H 2 SO 4 Mg. SO 4 + H 2 toimumise kiirust järgmised tegurid: – Temperatuuri tõstmine – Rõhu tõstmine – Happe kontsentreerimine – Vee lisamine – Metalli peenestamine

ÜLESANDED • Miks ei saa ammoniaagi valmistamisel kunagi lämmastiku ega vesiniku kontsentratsioonid võrdseks nulliga?

ÜLESANDED • Reaktsioon 2 CO + O 2 ↔ 2 CO 2 on eksotermiline. Millises suunas nihkub selle reaktsiooni tasakaal: – Temperatuuri tõstmisel – Rõhu tõstmisel Kuidas mõjutavad need tegurid reaktsiooni kiirust?

ÜLESANDED • Kuidas muuta ammoniaagi tootmine võimalikult efektiivseks? N 2 + 3 H 2 ↔ 2 NH 3 (ΔH < 0)

ÜLESANDED • Millised järgmistest teguritest nihutavad kinnises anumas kulgeva pöörduva reaktsiooni Ca. O + CO 2 ↔ Ca. CO 3 (ΔH < 0) tasakaalu saaduste tekke suunas? – Rõhu tõstmine süsteemis – Temperatuuri alandamine – Lähteaine (Ca. O) peenestamine – CO 2 juurdelisamine – Segamine – CO 2 eemaldamine süsteemist

ÜLESANDED • Kuidas muutuvad reaktsiooni 2 CO ↔ C + CO 2 (ΔH < 0) kiirus ja tasakaal järgmiste tegurite toimel? – Temperatuuri alandamine – C peenestamine – Rõhu tõstmine – CO lisamine