10. Reakčná kinetika a koncept rovnováhy (bio)chemických reakcií

Question 1

Guldbergov-Waagov zákon

Answer 1

-hovorí o vplyve koncentrácie na rýchlosť reakcie
aA + bB -> P
v = k×[A]^a×[B]^b

k - rýchlostná konštanta
[A],[B] - molárne koncentrácie reaktantov v danom čase(mol/l)
a, b - stechiometrické koef.

Question 2

Faktory, ktoré ovplyvňujú rýchlosť reakcie (+akým spôsobom ju ovplyvňujú)

Answer 2

rýchlosť reakcie = zmena koncentrácie východiskových látok alebo vzniknutých produktov za jednotku času

×POVAHA REAKTANTOV
-počtom väzieb = čím menej sa musí štiepiť, tým rýchlejšia reakcia
-silou väzieb = jednoduché sa rýchlejšie štiepia ako násobné
-charakterom molekuly = veľké a zložité molekuly/ióny sú menej reaktívne

×TEPLOTA
-vyššia t => viac vysokoenerg. zrážok => viac zrážok štiepiacich väzby => rýchlejšia reakcia
-van’t Hoffovo pravidlo: zvýšenie t o 10°C = 2x rýchlejšia reakcia

×KONCENTRÁCIA
-vyššia c => vyššia pravedpodobnosť zrážky molekúl => rýchlejšia reakcia

×KATALYZÁTOR
-znižujú aktivačnú energiu potrebnú na štart reakcie
!neposúva rovnováhu reakcie!
-urýchlenie reakcie je rovnaké v oboch smeroch

Question 3

Graficky znázorniť vplyv katalyzátora na rýchlosť reakcie

Answer 3

Question 4

Charakteristika chemickej rovnováhy

Answer 4

= stav, kedy sa pomer reaktantov a produktov reakcie v čase nemení
= resp. stav, kedy je rýchlosť priamej a spätnej reakcie rovnaká

Question 5

Rovnovážna konštanta a jej význam

Answer 5

opisuje rovnovážny stav reakcie resp. charakterizuje schopnosť elektrolytu rozkladať sa v danom rozpúšťadle

pre reakciu
aA + bB ⇌ cC + dD
platí
k1× [A]^a × [B]^b = k2 × [C]^c × [D]^d

význam:
-vieme určiť smer reakcie
K>1 = rovnováha k P
K<1 = rovnováha k R
K=1 = rovnovážny stav
-spätná väzba pre chemikov na optimalizáciu podmienok reakcie

Question 6

Uviesť príklad výpočtu rovnovážnej konštanty na konkrétnej reakcii

Answer 6

Question 7

Princíp pohyblivej rovnováhy - Le Chatelierov princíp + konkrétny príklad použitia vo fyziológii

Answer 7

-princíp akcia -> reakcia
=porušenie rovnováhy zásahom zvonka (akcia) vyvolá reakciu, ktorá smeruje k zrušeniu účinku zásahu (akcie)

1. vplyv zmeny množstva látok
   -napr. pri odobratí produktu prebieha reakcia zľava doprava, aby sa produkt naspäť doplnil
2. vplyv zmeny tlaku
   -podmienka: min 1 plynná látka v reakcii + súčet stechiomet. koef. plynov naľavo sa nerovná súčtu s. k. napravo
   -zvýšením tlaku sa rovnováha posunie na stranu, kde je menšie látkové množstvo plynu (a naopak)
3. vplyv zmeny teploty
   -pridaním tepla v endotermickej reakcii sa rovnováha posúva k produktom, v exotermickej k reaktantom
   -odobratím tepla v endotermickej reakcii sa rovnováha posúva k reaktantom, v exotermickej k produktom

konkrétny príklad vo fyziológii: regulácia telesnej teploty (keď je nám teplo, potíme sa), tlaku (vysoký tlak -> vazodilatácia na zníženie), pH krvi, transport kyslíka (Hb + O2 <-> HbO2), podávanie čistého O2 pri otrave oxidom uhoľnatým

Question 8

Vysvetliť vplyv teploty na rovnováhu exo- a endotermickej reakcie

Answer 8

EXOTERMICKÁ REAKCIA
-teplo sa uvoľňuje, takže ak:
× teplo dodáme = rovnováha k reaktantom
× teplo odoberieme = rovnováha k produktom

ENDOTERMICKÁ REAKCIA
-teplo sa spotrebúva, takže ak:
× teplo dodáme = rovnováha k produktom
× teplo odoberieme = rovnováha k reaktantom