Raznolikost kemijskih promjena ogleda se u svakodnevici – opažamo reakcije pri kojima se iz jedne tvari dobiva više tvari. Takva je reakcija, npr. žarenje kalcijeva karbonata u građevinarstvu, elektroliza vode, zagrijavanje modre galice i drugo. Reakciju pri kojoj od jedne tvari nastaju dvije ili više novih tvari nazivamo kemijskom analizom ili reakcijom rastavljanja.

Suprotno kemijskoj analizi je reakcija spajanja ili kemijska sinteza – reakcija u kojoj od dviju ili više tvari nastaju nove tvari. Primjer reakcije sinteze je oksidacija magnezija pri čemu nastaje magnezijev oksid.

Doznajte više!

Više o nekim reakcijama koje su primjer fotolize i pirolize pročitajte u sadržaju koji slijedi.

Fotoliza je reakcija razlaganja tvari djelovanjem svjetlosti. Primjer fotolize je osvjetljavanje filma u klasičnim fotografskim aparatima. Filmovi za crno-bijele fotografije premazani su emulzijom koja se sastoji od sloja želatine s česticama srebrova bromida, AgBr. Pri kratkom osvjetljavanju filma u fotografskom aparatu na osvijetljenim se dijelovima dio srebrova klorida razlaže na elementarno srebro i brom. Nastale tvari vežu se na želatinu. Slika koja nastane još je prikrivena slika, a razvijanjem u razvijaču u tami, uz odgovarajuću obojenu rasvjetu u tamnoj komori, nastaje negativ. Negativ je slika na kojoj je tamno ono što je u prirodi svijetlo i obrnuto. Nakon razvijanja filmovi se fiksiraju kako bi se iz emulzije uklonio preostali srebrov bromid te se ispiru i suše. Uz crvenu svjetlost negativ slike projicira se na fotografski papir te se ponovno razvija. Nakon što se slika fiksira i osuši, od negativa se dobiva pozitiv fotografije.

Na mnogobrojnim krovovima načinjenim od bakrova lima uočavamo zelenu boju nastale patine. Vrijeme potrebno za stvaranje zelene bakrove patine varira od 6 do 50 godina, a ovisi o sastavu i vlažnosti zraka koji okružuje bakar. Suprotno tome, zapalimo li prskalicu na torti, brzo ćemo uočiti privlačno iskrenje. Na temelju tih primjera možemo zaključiti da se kemijske reakcije zbivaju različitim brzinama.

Pozorno pogledajte videozapis Brzina kemijske reakcije: Osnove i zaključite koje su reakcije u vašem svakodnevnom okruženju spore, a koje se zbivaju brže.

Za uspješnu kemijsku reakciju uvjet je uspješan sudar čestica početnih tvari. Za takav uspješan sudar čestice trebaju imati dovoljnu brzinu. Možemo reći da će brzina neke kemijske reakcije biti veća ako bude više uspješnih sudara između čestica. Pozorno pogledajte videozapis Teorija sudara i zaključite što sve može uvjetovati veći broj sudara čestica.

Doznajte više!

Znanstvenici koji se bave proučavanjem brzine kemijskih reakcija utvrdili su čimbenike koji na nju utječu. Navedimo najvažnije od njih:

• vrsta tvari reaktanata
• agregacijsko stanje tvari
• promjena temperature
• promjena tlaka
• veličina čestice čvrstih tvari reaktanata
• količina tvari reaktanata

Prisutnost katalizatora / prisutnost inhibitora utječe na brzinu pridobivanja reaktanata time što utječe na promjenu puta reakcije.

Utjecaj vrste tvari na brzinu kemijske reakcije

Pokusom ćemo ispitati reaktivnost različitih metala s istom kiselinom. Dosad ste upoznali temeljna kemijska svojstva tvari: reaktivnost i inertnost. Iskustva o reaktivnosti i inertnosti različitih tvari važna su životna znanja. Razmislite zašto se važni ili vrijedni predmeti izrađuju od zlata ili srebra. U sljedećem pokusu pogledajmo kako vrsta tvari utječe na brzinu kemijske reakcije.

Utjecaj veličine čestica čvrstih tvari na brzinu kemijske reakcije

Među najstarijim kemijskim posuđem je tarionik. Odavno su kemičari utvrdili da tvari brže reagiraju ako su usitnjene u prah. To se događa zato što se kemijska reakcija zbiva na površini čestice čvrste tvari, a što je ta površina čestica veća, reakcija će biti brža.

Sljedećim pokusom pokazat ćemo utjecaj veličine čestice čvrstoga reaktanta na brzinu kemijske reakcije.

Utjecaj količine tvari na brzinu kemijske reakcije

Što je više drvenih grana u ognjištu, plamen vatre bit će veći. Iskustvom je utvrđeno da će se kemijske reakcije odvijati brže ako povećamo količinu početnih tvari – reaktanata. Zbog povećanja broja čestica reaktanata u nekoj reakcijskoj posudi čestice će se češće sudarati i to je uzrok povećanja brzine kemijske reakcije. U vodenim otopinama raznih tvari broj čestica iskazuje se koncentracijom otopine. Što je veći broj čestica tvari u manjem volumenu tekućine, koncentracija otopine je veća. Izvedite sljedeći pokus i zaključite kakav je utjecaj različite koncentracije kiseline na brzinu reakcije s metalom.

Utjecaj katalizatora na brzinu kemijske reakcije

Kemijska znanja stečena su znatiželjnim istraživanjima i prikupljenim iskustvom. Tako se doznalo da postoje tvari koje mogu određenu kemijsku reakciju usporiti ili zaustaviti, dok je druge tvari mogu ubrzati. Danas je česta upotreba takvih tvari.

Tvari koje mogu ubrzati kemijsku reakciju su katalizatori, a tvari koje usporavaju ili zaustavljaju kemijsku reakciju nazivaju se inhibitori. 

Prisutnost katalizatora / prisutnost inhibitora utječe na brzinu pridobivanja reaktanata time što utječe na promjenu puta reakcije.

Nema univerzalnoga katalizatora za svaku reakciju. Postoje katalizatori koji ubrzavaju veći broj različitih reakcija, ali i oni samo za jednu određenu kemijsku reakciju.

U prehrambenoj industriji inhibitori se upotrebljavaju kao tvari koje sprječavaju kvarenje hrane. Na ambalaži prehrambenih proizvoda navedeni su kao konzervansi. Oni sprječavaju razvoj mikroorganizama na hrani i tako joj produljuju vrijeme trajanja. Neki su konzervansi kalijev sorbat (E 202) i natrijev benzoat (E 211).

U tijelu živih bića neprekidno se odvijaju brojni kemijski procesi. Njihovu regulaciju obavljaju prirodni katalizatori enzimi. Ljudsko tijelo sadržava više od 10 000 enzima. Jedan od najčešćih prirodnih enzima u gotovo svim živim bićima je enzim katalaza. U stanicama živih bića katalaza ubrzava razlaganje vodikova peroksida na vodu i kisik.

U sastavu sline nalazi se enzim amilaza koji sudjeluje u razgradnji složenih ugljikohidrata. U želučanom soku nalazi se enzim pepsin koji sudjeluje u razgradnji bjelančevina. Jedan od probavnih enzima gušterače je lipaza koji sudjeluje u razgradnji masti. Upoznajte ulogu još nekih enzima i stečeno znanje iskoristite u planiranju pravilne prehrane. Pokušajte doznati važnost enzima bromelaina i papaina.

Ispitajte djelovanje dviju vrsta katalizatora na reakciju razlaganja vodikova peroksida. Usporedite djelovanje različitih količina istoga katalizatora. Na temelju rezultata mjerenja volumena razvijenoga kisika zaključite koji je katalizator uspješniji. Tabličnim i grafičkim načinom prikažite i objasnite dobivene rezultate.