1. Koncentrace výchozích látek

Intuitivně zřejmě všichni tušíme, že zvýšíme-li koncentraci výchozích látek, reakce se urychlí. Je to logické, neboť při vyšší koncentraci výchozích látek je vyšší pravděpodobnost srážek molekul, a tím i pravděpodobnost srážek účinných, které povedou k reakci.

Tuto závislost přesně vyjádřili chemikové Guldberg a Waage, když určili, že rychlost chemické reakce je přímo úměrná součinu okamžitých koncentrací dosud nezreagovaných výchozích látek umocněných jejich stechiometrickými koeficienty v rovnici. Jednoduše se dá tento vztah zapsat jako tzv. kinetická rovnice. Pro naši hypotetickou reakci

má kinetická rovnice podobu

.

Písmenem k je v této rovnici označena rychlostní konstanta. Je to číslo dané pro každou reakci, které je závislé na teplotě.

2. Teplota

Opět je všeobecně známo, že se vzrůstající teplotou se reakce urychlí. Při zvýšení teploty totiž roste kinetická energie molekul, ty se pohybují rychleji a častěji do sebe narážejí. První odhad této závislosti provedl chemik van’t Hoff, který experimentálně stanovil, že při zvýšení teploty o 10 °C se reakce urychlí 2x až 4x.

Přesný vztah pak udává Arrheniova rovnice, která vyjadřuje teplotní závislost rychlostní konstanty:

e – základ přirozeného logaritmu, Eulerovo číslo (e = 2,718)

E_A – aktivační energie

R – univerzální plynová konstanta (R = 8,3143 J K^-1 mol^-1)

T – termodynamická teplota v Kelvinech

A – předexponenciální faktor (číslo, které vyjadřuje pravděpodobnost účinné srážky)

3. Tlak

Tlak ovlivňuje rychlost reakce u plynů. S rostoucím tlakem se totiž při nezměněném objemu zvyšuje i teplota. Plyne to ze stavové rovnice ideálního plynu:

n –látkové množství v molech

R – univerzální plynová konstanta (R = 8,3143 J K^-1 mol^-1)

T - termodynamická teplota v Kelvinech

p – tlak v Pascalech

V – objem v m³

4. Velikost reakční plochy

Čím je reakční plocha větší, tím reakce běží rychleji. Proto např. reakce zinku s HCl běží rychleji, pokud použijeme práškový kov, než při použití zinkového plíšku.

Katalyzátory

Katalyzátor je látka, která se urychluje chemickou reakci tím, že mění její mechanismus a snižuje aktivační energii. Sama se při reakci nespotřebovává.

Uvažujme jednoduchou reakci, při které z látek A a B vzniká produkt AB.

A + B → AB

Jestliže k výchozím látkám přidáme katalyzátor K, vytvoří s jednou výchozí látkou (např. s A) nestálý meziprodukt AK. Ten pak může reagovat s látkou B za vzniku konečného produktu AB a uvolnění katalyzátoru.

A + K → AK

AK + B → AB + K

Rozložením reakce do dvou kroků dosáhneme snížení aktivační energie (srovnejte hodnotu E_A – bez katalyzátoru a E_A(K) – s katalyzátorem).

Z obrázku je patrné, že použití katalyzátoru neovlivní reakční teplo ΔH. To je totiž stavovou veličinou, a tudíž závisí pouze na počátečním a koncovém stavu systému (tj. na výchozích látkách a produktech) a nikoli na cestě, kterou systém do koncového stavu dospěl (tj. na reakčním mechanismu).

Podle skupenského stavu reagujících látek můžeme katalyzované reakce rozdělit na dvě skupiny: