Chemické reakce (FBLT)
Chemické reakce jsou děje, při nichž dochází k přeměně jedné skupiny sloučenin, reaktantů, na sloučeniny jiné, produkty. Reakce popisujeme chemickými rovnicemi.
Např. v rovnici
(1) |
- a A + b B → c C + d D
značí
A, B reaktanty, C, D produkty, a, b, c, d stechiometrické koeficienty, které vyjadřují poměry počtů částic sloučenin, jež se účastní reakce.
Pojem „rovnice” naznačuje existenci rovnosti mezi oběma stranami: při každé chemické reakci musí být zachována hmotnost, energie a elektrický náboj.
Podívejme se nyní na reakce mezi měďnými a železitými ionty v roztoku:
(2) |
- Cu+ + Fe3+ Cu2+ + Fe2+
Podobně jako většina reakcí v chemii (a téměř všechny v biochemii) je i tato reakce vratná. Znamená to, že může probíhat v obou směrech. K zastavení jejího průběhu dojde poté, co se určité množství železa zredukuje a určité množství mědi se zoxiduje. Hovoříme, že v tomto okamžiku dosáhla reakce rovnovážného stavu, tzn. že koncentrace reaktantů a produktů se v reakčním systému již dále nemění.
Ustavenou rovnováhu můžeme matematicky popsat použitím rovnovážné konstanty, Keq, která je definována jako podíl součinu rovnovážných koncentrací produktů a reaktantů (umocněných na jejich stechiometrické koeficienty):
(3) |
V případě reakce (2) tedy dostaneme
(4) |
Předpokládejme, že rovnovážná konstanta pro reakci (1) se rovná 1, tzn. že v rovnovážném stavu se součin koncentrací produktů a reaktantů shoduje. Jestliže nyní do systému přidáme více sloučeniny A, porušíme tak nastolenou rovnováhu, a reakce se proto nastartuje ve směru, který se bude snažit opět obnovit původní stav. V našem případě bude látka A reagovat s látkou B za vzniku látek C a D tak dlouho, dokud se opět součiny koncentrací ([A]·[B] a [C]·[D]) nevyrovnají a nedosáhne se stavu nové rovnováhy. Toto pravidlo se nazývá Le Chatelierův princip.
Systém v rovnováze reaguje na změnu podmínek (tlaku, teploty, koncentrace) tak, aby tuto změnu potlačil.