Esterifikace \(CH_3 COOH + C_2 H_5 OH \rightarrow CH_3 COOC_2H_5 + H_2 O\) byla sledována měřením koncentrace kyseliny octové po dobu 31 minut a výsledky byly zapisovány do tabulky. Objem systému a teplota reakční směsi se během reakce nemění. Určete rychlost chemické reakce v čase \(t = 30 min\), dále určete rychlost úbytku koncentrace ethanolu (koncentrace na začátku reakce byla \(1\ mol.dm^{-3}\) a také rychlost přírustku koncentrace esteru pro případ, kdy jeho počáteční koncentrace byla nulová.
| čas reakce \([min]\) | 0 | ... | 29 | 30 | 31 |
| koncentrace kys. octové \([mol.dm^{-3}]\) | 0.5 | ... | 0.101 | 0.100 | 0.099 |
Řešení:
Pro případ, kdy jsou rozdíly koncentrací malé lze rychlost vypočítat jako poměr diferencí koncentrace a času. Rozdíl koncentrací mezi 29. a 30. minutou je 0.001 \(mol.dm^{-3}\) pro časovou diferenci 1 \(min\). rychlost chemické reakce je tedy \(\frac{0.001}{1}\). Z tabulky plyne, že počáteční koncentrace kyseliny octové je 0.5 \(mol.dm^{-3}\). Z látkové bilance je zřejmé, že úbytek koncentrace reaktantů a přírustek koncentrace produktů mají stejné hodnoty. Úbytek koncentrace kyseliny octové je po 30 minutách roven 0.5 - 0.1 = 0.4 \(mol.dm^{-3}\), úbytek koncentrace ethanolu je 1 - 0.4 = 0.6 \(mol.dm^{-3}\). Přírustek koncentrace esteru je roven 0.4 \(mol.dm^{-3}\).
Uvažujme chemickou reakci \(2NO + Cl_2 \rightarrow 2NOCl\), pro jejíž rychlost platí vztah \(v = k [NO]^2 [Cl]\) a rychlostní konstanta \(k = 3.84 \cdot 10^{-4} dm^6 mol^{-2} s^{-1}\). Vypočítejte rychlost reakce pro reakční nádobu o objemu 2.50 \(dm^3\), která obsahuje 4.00 \(mol\) \(NO\) a 3.50 \(mol\) \(Cl_2\). Jak se změní rychlost reakce, použijeme-li poloviční množství \(NO\).
Řešení:
Nejdříve musíme vypočítat koncentrace reaktantů.
\([NO] = \frac{4.00}{2.50} = 1.60 mol.dm^{-3}\)
\([Cl_2] = \frac{3.50}{2.50} = 1.40 mol.dm^{-3}\)
Dosazením do rychlostní rovnice získáme hodnotu:
\(v = 3.84 . 10^{-4} \cdot (1.60)^2 . (1.40) = 1.38 . 10^{-3} mol.dm^{-3} .s^{-1}\)
Protože rychlost reakce závisí na druhé mocnině koncentrace \(NO\), při použití polovičního množství bude rychlost reakce čtvrtinová.