I. INTRODUCERE
In decursul anilor in care am invatat chimie am efectuat o serie de reactii chimice care au fost reprezentate prin ecuatii stoechiometrice. In acestea indicandu-se reactii si produsi de reactie. In marea majoritate a acestora transformarea reactantilor in produsi avea loc intr-un foarte scurt timp. Un studiu atent al reactiei chimice arata totusi ca in alte cazuri este nevoie de un interval de timp apreciabil pentru atingerea starii finale. Toate fenomenele ce se petrec in timp se caracterizeaza prin viteza.
II. TEORIA CIOCNIRILOR. COMPLEX ACTIVAT. ENERGIA DE ACTIVARE.
Teoria ciocnirilor se refera la intalnirea reactantilor pentru a forma o reactie chimica. In general, pentru ca o reactie chimica sa se produca, este necesar ca o serie de legaturi dintre particule sa se rupa, iar altele sa se formeze. Conform teoriei cinetico-moleculare, particulele constituente ale materiei sunt intr-o continua miscare avand energii diferite. Inlumina acestei teorii, redistribuirea legaturilor chimice are loc in urma ciocnirii dintre particulele reactante. Nu toate dintre particulele reactante sunt eficace, astfel incat sa conduca la produsii finali de reactie. Particulele care se ciocnesc trebuie sa aiba de asemenea o orientare (un unghi) favorabila formarii produsilor de reactie, adica redistribuirii legaturilor chimice.
Fig. 1 Ciocniri intre molecule:
a - ciocniri neeficace; b - ciocnirii eficace; c - structura moleculei obtinute.
Conform teoriei complexului activat, pentru a avea loc o reactie chimica, particulele reactante trebuie sa se ciocneasca, dar nu toate ciocnirile sunt eficace, ci numai acelea care satisfac conditia geometrica si cea energetica.
Daca energia particulelor care se ciocnesc depaseste o anumita valoare E - denumita energie de activare - reactia se produce, iar particulele care satisfac aceasta conditie sunt activate. Prin ciocnirea dintre acestea se formeaza o asociatie temporara bogata in energie, denumita complex activat.
Particulele care se ciocnesc au o anumita energie cinetica. Prin ciocnire o parte din energia cinetica se transforma in energie potentiala a complexului activat. Daca moleculele care se ciocnesc au o energie scazuta, legaturile existente nu pot fi rupte, dupa ciocnire particulele se separa fara o modificare a structurii acestora. In cazul in care particulele care se ciocnesc au o energie suficient de mare, pentru a se produce ruperea legaturilor existente si formarea altora noi, au loc reactii chimice. Aceasta energie minima a particulelor, necesara pentru formarea complexului activat, se numeste energie de activare.
Fig. 2 Formarea complexului
activat:
a - reactia chimica nu are loc;
b - reactia a avut loc.
Se consideram cazul general al unei reactii de tipul:
Reactanti Produsi
Pentru toate reactiile chimice, exoterme si endoterme, complexul activat este starea cu energia cea mai ridicata, atat fata de reactanti cat si fata de produsi. Prezentarea grafica a variatiei energiei potentiale a sistemului in functie de o coordonata de reactie:
Fig. 3 Variatia energiei potentiale in reactiile chimice:
a - H = EP - ER (reactie exoterma)
b -- H = EP -Ea (reactie endoterma)
Moleculele reactante au o energie potentiala medie ER. Prin ciocnirea moleculelor energia potentiala a sistemului creste, intrucat trebuie sa se efectueze un lucru pentru a invinge repulsiile electrostatice ale norilor electronici ai particulelor reactante, deci o parte din energia cinetica se transforma in energie potentiala. Moleculele activate formeaza complexul activat cu energia E*. Fiind instabil, complexul activat se descompune in produsi de reactie cu energie potentiala medie EP mai scazuta.
Energia de activare a procesului este egala cu diferenta dintre energia complexului E* si energia reactantilor: Ea = E* - ER. Caldura de reactie H, atat pentru reactiile exoterme cat si pentru reactiile endoterme este independenta de viteza de reactie si de energia de activare.
III. VITEZA DE REACTIE
Observatiile experimentale arata ca transformarea unor reactantii in produsi corespunzatori de reactie necesita un timp indelungat.
Pentru a pune in evidenta desfasurarea unei reactii chimice in timp este suficient sa masuram concentratia unui reactant sau a unui produs in diferite momente.
Se poate aprecia viteza de transformare a diferitilor reactanti masurand variatia concentratiei acestora in unitatea de timp. Aceasta marime care indica variatia concentratiei reactantilor sau produsilor in unitatea de timp se numeste viteza de reactie.
