| |
|
Každou chemickou přeměnu můžeme popsat jejím mechanismem, tj. sledem elementárních reakcí (reakčních kroků), které se odehrávají na molekulární úrovni. |
|
| |
|
| Molekularita elementárního kroku udává počet částic, které se podílí na vytvoření tranzitního stavu, kterým elementární reakce prochází. Nejčastější hodnoty molekularity jsou 1 (unimolekulární) a 2 (bimolekulární). |
|
| |
|
| Kinetika chemické reakce (zákon rychlosti konkrétní reakce) je nerozlučně spjata s mechanismem reakce. Na straně jedné, není možné pochopit kinetiku reakce bez znalosti mechanismu, na straně druhé, studium kinetiky je jedním z nejúčinnějších nástrojů odhalování mechanismu. Podstata tohoto vztahu tkví v tom, že u elementární reakce je řád reakce roven její molekularitě (parciální řády jsou celá čísla shodná s počtem částic daného druhu, který vstupuje do tvorby tranzitního stavu). I když se toto tvrzení neproslavilo pod žádným speciálním označením, patří mezi nejzákladnější chemické poznatky. |
|
| |
|
| Reakční rychlost závisí na teplotě zpravidla velmi silně. Hrubé pravidlo říká, že po zvýšení teploty o 10 K vzroste reakční rychlost 2× až 4×. Kvantitativně tuto závislost postihuje empirická Arrheniova rovnice, v níž A je předexponenciální faktor (stejného rozměru jako rychlostní koeficient) a Ea je aktivační energie: |
|
| |
|
|
|
| |
|
| Podstatu Arrheniovy rovnice dobře vysvětluje Eyringova teorie aktivovaného komplexu. Tato teorie vychází z představy, že reakční cestu od reaktantů k produktům můžeme reprezentovat cestou spojenou s nejnižšími energetickými nároky. Na energetické hyperploše (PES) tato cesta nutně vede nejníže ležícím sedlovým bodem a určuje reakční koordinátu. Nejnižší energetické nároky totiž statisticky podmiňují to, že vývoj reakce, tedy určitého synchronního pohybu atomových jader, právě podél reakční koordináty je spojen s pravděpodobností, která je výrazně (exponenciálně) vyšší než pravděpodobnost kterékoliv jiné reakční cesty. Rychlost chemické reakce je tedy demonstrací boltzmannovské pravděpodobnosti jejího uskutečnění.
Stav, kterým prochází molekuly reaktantů na cestě k molekulám produktů, se nazývá tranzitním stavem. Maximální hodnota energie podél reakční koordináty (v sedlovém bodě PES) určuje geometrii aktivovaného komplexu. Rozdíl energie aktivovaného komplexu a energie výchozích molekul je aktivační energie.
Snad bychom mohli žertem poznamenat, že Eyringova teorie dovoluje chemikům uvažovat o chemických reakcích obdobně, jako uvažují lenošní turisté o výběru své horské trasy. A také vážně dodat, že energetické pohoří molekul (PES) se většinou nachází v prostoru o mnohem větším počtu rozměrů než skutečné horské masívy. |
 |
| |
|
 |
|
|
