Reaktionshastighet

Videogenomgång (flippat klassrum)

Plocka fram

• Kalium (alt. natrium)
• Kristallisationsskål, stor
• Bägare, stor
• Filterpapper
• En bit magnesiumband
• Järnfilspån alt. tomtebloss
• Järnspik
• Tändstickor
• Zinkbleck
• Stort provrör
• 1 M HCl
• 5 M HCl

Demonstration

Lägg en bit kalium (alt. natrium) på filterpapper i vatten i en kristallisationsskål.

• Häftig reaktion!

Lägg en bit magnesium i vatten.

• Mycket långsam reaktion.

Slutsats: Olika reaktioner sker olika snabbt.

• Tänk på hur snabbt saker och ting växer på våren, till exempel…

Varför går olika reaktioner olika fort?

Fyra saker som påverkar reaktionshastigheten:

1. Ämnenas inneboende egenskaper
2. Temperaturen
3. Koncentrationen
4. Närvaro av en katalysator

1. Ämnenas inneboende egenskaper

Rubidium reagerar mycket kraftigare med vatten än litium. Det beror på valenselektronens längre avstånd till kärnan.

Olika ämnen har olika inneboende egenskaper, vilket gör att de reagerar på olika sätt, och olika kraftigt.

Exempel:

• Olika grundämnen reagerar olika kraftigt på grund av valenselektronernas olika avstånd till atomkärnan.
• Finfördelade ämnen har större angreppsyta än kompakta ämnen ⇒ högre reaktionshastighet.

2. Temperatur

Kalcium reagerar fortare med vatten vid högre temperaturer.

Högre temperatur ⇒ högre reaktionshastighet. Varför?

Kollisioner

Atomer/molekyler måste kollidera för att det ska ske en reaktion.

• Alla kollisioner leder dock inte till reaktion!

För att det ska ske en reaktion, måste krocken ske

• på rätt sätt, och
• med minst en viss hastighet = en viss energi (temperatur).

Kollisioner måste ske på rätt sätt

Vi tittar på reaktionen NO₂ + CO → NO + CO₂.

Endast om kolatomen i CO krockar med en av syreatomerna i NO₂ sker det en reaktion.

Kollisioner måste ske med tillräcklig hastighet (energi)

Kollisioner måste ske med tillräcklig energi för att nå det aktiverade komplexet, och produkter ska kunna bildas.

För att det ska kunna ske en reaktion måste molekylerna ha så hög energi att det bildas ett aktiverat komplex.

• Det aktiverade komplexet är en intermediär, det vill säga ett mellansteg, ett ämne som bara existerar en mycket kort stund.

Den mängd energi som krävs för att nå det aktiverade komplexet kallas för reaktionens aktiveringsenergi.

Högre temperatur ⇒ fler energirika kollisioner.

Vid högre temperatur har fler molekyler tillräckligt hög energi för att nå det aktiverade komplexet, och för att det ska ske någon reaktion.

3. Hög koncentration ⇒ fler kollisioner

Temperaturen är ett mått på molekylernas medelhastighet (rörelseenergi).

• Olika molekyler har olika hastighet.

Ju högre koncentration, desto större chans att två molekyler har tillräckligt hög energi för att reagera.

4. Vad gör en katalysator?

Katalysator = ett ämne som påskyndar en viss reaktion utan att själv förbrukas.

Katalysatorn får reaktionen att gå fortare genom att öppna upp en ny, mindre energikrävande reaktionsväg.

Exempel: Väteperoxid sönderfaller spontant till vatten och syrgas

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

Långsam reaktion!

Tillsätt kaliumjodid → reaktionen går mycket snabbare!

En katalysator ökar reaktionshastigheten

Vad händer med kaliumjodiden (katalysatorn)?

• Ingenting!

Hur kan detta vara?

• Vi ska titta på detta lite grann, längre fram
• Vi ska titta ännu närmare på det i avsnittet om enzymer.

Viktiga katalysatorer

Avgasrenare:

• 2CO + 2NO → 2CO₂ + N₂
• Rh och Pt på keramiskt material

Enzymer:

• Enzymer är cellens katalysatorer
  1. Enzymer är proteiner.
  2. Närapå alla uppbyggande och nedbrytande funktioner i cellen styrs av enzymer.

Katalysatorn får bara reaktionen att gå snabbare

Termodynamiskt ofördelaktiga reaktioner kan inte åstadkommas med hjälp av katalysatorer!